Встроенные средства мониторинга дефектов светодиодных подложек позволяют производителям определить, какие дефекты оказывают влияние на выход годных и как повысить этот показатель.
Производство светодиодов преображается. Переход на светодиоды высокой яркости, подложки большего размера и новые сложные архитектуры ставит перед производителями светодиодов трудные задачи. С одной стороны, эти тенденции способствуют развитию индустрии твердотельного освещения, в результате которого появляются изделия с более высокой светоотдачей и лучшими характеристиками, а, с другой стороны, новые технологии часто приводят к сокращению выхода годной продукции. Чтобы сохранить конкурентоспособность в быстро меняющихся рыночных условиях, производители светодиодов используют комплексные системы управления технологическими процессами, благодаря чему повышается выход годных изделий, снижается их стоимость и цена конечной продукции.
В настоящее время на многих производствах светодиодов применяются средства контроля для анализа состояния полупроводниковых пластин и обнаружения критических дефектов (defects of interest, DOI). Система статистического контроля процессов (ССКП), как правило, использует показатель плотности дефектов. Однако недостатком такого подхода является то, что далеко не все дефекты приводят к сокращению выхода годных. Как при осмотре поврежденной пластины с помощью прибора контроля определить, какие дефекты приведут к снижению выхода годной продукции или ухудшению ее электрических характеристик, а какими недостатками можно пренебречь? Необходимо уже на самых ранних стадиях производства, т.е. в процессе выполнения многократных операций по изготовлению эпитаксиальных пластин с помощью MOCVD-реактора (metal organic chemical vapor deposition – химическое осаждение металлоорганических соединений из паровой фазы), определить критические дефекты. В идеальном случае технологи оптимизируют процесс, протекающий в MOCVD-реакторе, чтобы исключить возникновение критических дефектов, т.к. производственная линия, не оснащенная средствами контроля, может аварийно отключиться или выйти из строя.
Известно, что для определения критических дефектов применяются средства контроля в составе производственного оборудования, которые в конечном итоге обеспечивают огромную прибыль от капиталовложений. Более того, нынешний метод на основе расчета плотности дефектов стал непригодным – требуется систематическая методология для определения критических дефектов и их влияния на выход годных изделий,
Производство светодиодов
Прежде чем мы подробно остановимся на современном методе контроля над технологическим процессом, давайте рассмотрим этапы светодиодного производства. Их понимание позволит определить точки контроля и установить, как сократить время на устранение неисправностей. Упрощенная схема процесса изготовления светодиодов представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Средства контроля в составе производственного оборудования для изготовления светодиодов
Automated defect analysis tool – автоматизированное средство анализа дефектов; Substrate – изготовление подложек; Epitaxy – эпитаксиальный рост; FEOL – начало обработки пластин; BEOL – завершение обработки; Yield and binning – выход годных и сортировка; Brightness – яркость; Wavelength – длина волны; FWHM – полная ширина на половине высоты; V_breakdown – напряжение пробоя; V_forward – прямое напряжение; I_leakage – ток утечки; Many steps in between – промежуточные этапы; Epi defect to yield and binning correlation? – Как сказываются эпитаксиальные дефекты на выходе годных и сортировке?
Как правило, производственный процесс состоит из четырех основных этапов – изготовления подложек, эпитаксиального роста, обработки пластин и заключительной стадии их изготовления. По завершении этих основных этапов начинается конечная сборка.
В производстве светодиодов используются, как правило, подложки из сапфира, арсенида галлия или карбида кремния. Существуют и другие технологии, основанные на использовании альтернативных материалов – нитрида галлия и кремния. Полупроводниковый слиток (буля) изготавливается тем же образом, что и слитки для производства полупроводниковых интегральных схем. Этот слиток разрезается алмазной пилой на очень тонкие пластины, которые затем полируются и отправляются на производство светодиодов.
На стадии эпитаксиального выращивания на поверхности полупроводниковой пластины создаются дополнительные слои с проводимостьюp- и n-типов с помощью MOCVD-реактора. Типовое значение толщины этих слоев составляет около нескольких микронов. До отправки пластин в MOCVD-реактор их следует проконтролировать, т.к. плохое качество подложек может впоследствии привести к отказам при испытаниях электрическим зондом – несоответствию требований к величине прямого напряжения и обратному току утечки.
Дефекты подложки и процесс нанесения эпитаксиальных слоев могут повлиять на характеристики устройств, их надежность и выход годных изделий. Такое оборудование как Candela 8620 выполняет неупорядоченную инспекцию на этапах изготовления подложек и эпитаксиального роста. Эта система не только точно определяет местонахождение дефектов, но и классифицирует их.
Обработка полупроводниковых пластин
После эпитаксиального наращивания слоев пластины проходят очистку, литографический процесс, травление, металлизацию, нанесение покрытия осаждением и отжиг, после чего обработанные таким образом изделия отправляются на заключительный этап производства. Формирование рельефа, который позволяет повысить светоизвлечение, также осуществляется в процессе обработки пластин.
Стоимость производства дефектной пластины равна стоимости изготовления качественной пластины из одной партии, т.к. бракованный кристалл проходит те же этапы обработки. Таким образом, раннее обнаружение дефекта и вовремя принятые меры позволяют сократить производственные расходы.
По мере усложнения светодиодных структур обнаружение дефектов и их локализация становятся чрезвычайно необходимыми и требуют контроля на всех этапах обработки пластин. Один и тот же дефект в разных светодиодных структурах по-разному влияет на выход годных изделий и их электрические характеристики. Кроме того, дефекты с определенными атрибутами в большей мере влияют на выход годных, чем те, например, у которых иное местоположение.
Чувствительность оборудования к обнаружению дефектов и возможность их точной классификации обеспечивают производителей полноценным набором данных для анализа и управления процессом. Например, установка WI-2280 позволяет контролировать все структурированные пластины на таких этапах производства как литография, травление и металлизация. Кроме того, у этой установки очень высокая скорость обнаружения дефектов, уникальная способность их классифицировать и усовершенствованный механизм настройки параметров, интегрированный в программное обеспечение для контроля процессов и дальнейшего анализа.
Заключительный этап производства
После окончания обработки пластины проходят заключительный этап производства, состоящий из процесса разделения их на кристаллы, тестирования и сортировки, после чего начинается сборка. Предварительная стадия резки пластины на кристаллы позволяет установить текущий контроль и повысить выход годных изделий. По завершении разделения пластин на кристаллы выявляются возможные повреждения, полученные от оборудования: царапины или загрязнения на кристаллах могут привести к их растрескиванию при испытаниях. Установка WI-2280 используется также для контроля на заключительных этапах производства для выявления дефектов, оказывающих непосредственное влияние на выход годных изделий.
Кристаллы, полученные путем разделения пластин, отправляются на присоединение и монтаж проводных соединений, которые предшествуют герметизации и финальной сборке. Контроль над корпусированными светодиодами позволяет определить дефекты сборки – отсутствие кристаллов, повреждение проводных соединений и неправильное расположение, прежде чем светодиоды будут упакованы в ленту и собраны в партию.
Наконец, все результаты контроля объединяются, и осуществляется контроль качества. Чувствительность оборудования к обнаружению дефектов и возможность их точной классификации должны соответствовать используемому программному обеспечению по управлению параметрами выхода годных, которое объединяет все полученные данные. Это ПО принимает данные из разных участков контроля, обеспечивает их анализ и мониторинг. Далее на примере использования системы контроля в составе производственного оборудования мы увидим, как данные объединяются для анализа и получения результатов.
Читать далее
Прочитать в оригинале…
Производство светодиодов преображается. Переход на светодиоды высокой яркости, подложки большего размера и новые сложные архитектуры ставит перед производителями светодиодов трудные задачи. С одной стороны, эти тенденции способствуют развитию индустрии твердотельного освещения, в результате которого появляются изделия с более высокой светоотдачей и лучшими характеристиками, а, с другой стороны, новые технологии часто приводят к сокращению выхода годной продукции. Чтобы сохранить конкурентоспособность в быстро меняющихся рыночных условиях, производители светодиодов используют комплексные системы управления технологическими процессами, благодаря чему повышается выход годных изделий, снижается их стоимость и цена конечной продукции.
В настоящее время на многих производствах светодиодов применяются средства контроля для анализа состояния полупроводниковых пластин и обнаружения критических дефектов (defects of interest, DOI). Система статистического контроля процессов (ССКП), как правило, использует показатель плотности дефектов. Однако недостатком такого подхода является то, что далеко не все дефекты приводят к сокращению выхода годных. Как при осмотре поврежденной пластины с помощью прибора контроля определить, какие дефекты приведут к снижению выхода годной продукции или ухудшению ее электрических характеристик, а какими недостатками можно пренебречь? Необходимо уже на самых ранних стадиях производства, т.е. в процессе выполнения многократных операций по изготовлению эпитаксиальных пластин с помощью MOCVD-реактора (metal organic chemical vapor deposition – химическое осаждение металлоорганических соединений из паровой фазы), определить критические дефекты. В идеальном случае технологи оптимизируют процесс, протекающий в MOCVD-реакторе, чтобы исключить возникновение критических дефектов, т.к. производственная линия, не оснащенная средствами контроля, может аварийно отключиться или выйти из строя.
Известно, что для определения критических дефектов применяются средства контроля в составе производственного оборудования, которые в конечном итоге обеспечивают огромную прибыль от капиталовложений. Более того, нынешний метод на основе расчета плотности дефектов стал непригодным – требуется систематическая методология для определения критических дефектов и их влияния на выход годных изделий,
Производство светодиодов
Прежде чем мы подробно остановимся на современном методе контроля над технологическим процессом, давайте рассмотрим этапы светодиодного производства. Их понимание позволит определить точки контроля и установить, как сократить время на устранение неисправностей. Упрощенная схема процесса изготовления светодиодов представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Средства контроля в составе производственного оборудования для изготовления светодиодов
Automated defect analysis tool – автоматизированное средство анализа дефектов; Substrate – изготовление подложек; Epitaxy – эпитаксиальный рост; FEOL – начало обработки пластин; BEOL – завершение обработки; Yield and binning – выход годных и сортировка; Brightness – яркость; Wavelength – длина волны; FWHM – полная ширина на половине высоты; V_breakdown – напряжение пробоя; V_forward – прямое напряжение; I_leakage – ток утечки; Many steps in between – промежуточные этапы; Epi defect to yield and binning correlation? – Как сказываются эпитаксиальные дефекты на выходе годных и сортировке?
Как правило, производственный процесс состоит из четырех основных этапов – изготовления подложек, эпитаксиального роста, обработки пластин и заключительной стадии их изготовления. По завершении этих основных этапов начинается конечная сборка.
В производстве светодиодов используются, как правило, подложки из сапфира, арсенида галлия или карбида кремния. Существуют и другие технологии, основанные на использовании альтернативных материалов – нитрида галлия и кремния. Полупроводниковый слиток (буля) изготавливается тем же образом, что и слитки для производства полупроводниковых интегральных схем. Этот слиток разрезается алмазной пилой на очень тонкие пластины, которые затем полируются и отправляются на производство светодиодов.
На стадии эпитаксиального выращивания на поверхности полупроводниковой пластины создаются дополнительные слои с проводимостьюp- и n-типов с помощью MOCVD-реактора. Типовое значение толщины этих слоев составляет около нескольких микронов. До отправки пластин в MOCVD-реактор их следует проконтролировать, т.к. плохое качество подложек может впоследствии привести к отказам при испытаниях электрическим зондом – несоответствию требований к величине прямого напряжения и обратному току утечки.
Дефекты подложки и процесс нанесения эпитаксиальных слоев могут повлиять на характеристики устройств, их надежность и выход годных изделий. Такое оборудование как Candela 8620 выполняет неупорядоченную инспекцию на этапах изготовления подложек и эпитаксиального роста. Эта система не только точно определяет местонахождение дефектов, но и классифицирует их.
Обработка полупроводниковых пластин
После эпитаксиального наращивания слоев пластины проходят очистку, литографический процесс, травление, металлизацию, нанесение покрытия осаждением и отжиг, после чего обработанные таким образом изделия отправляются на заключительный этап производства. Формирование рельефа, который позволяет повысить светоизвлечение, также осуществляется в процессе обработки пластин.
Стоимость производства дефектной пластины равна стоимости изготовления качественной пластины из одной партии, т.к. бракованный кристалл проходит те же этапы обработки. Таким образом, раннее обнаружение дефекта и вовремя принятые меры позволяют сократить производственные расходы.
По мере усложнения светодиодных структур обнаружение дефектов и их локализация становятся чрезвычайно необходимыми и требуют контроля на всех этапах обработки пластин. Один и тот же дефект в разных светодиодных структурах по-разному влияет на выход годных изделий и их электрические характеристики. Кроме того, дефекты с определенными атрибутами в большей мере влияют на выход годных, чем те, например, у которых иное местоположение.
Чувствительность оборудования к обнаружению дефектов и возможность их точной классификации обеспечивают производителей полноценным набором данных для анализа и управления процессом. Например, установка WI-2280 позволяет контролировать все структурированные пластины на таких этапах производства как литография, травление и металлизация. Кроме того, у этой установки очень высокая скорость обнаружения дефектов, уникальная способность их классифицировать и усовершенствованный механизм настройки параметров, интегрированный в программное обеспечение для контроля процессов и дальнейшего анализа.
Заключительный этап производства
После окончания обработки пластины проходят заключительный этап производства, состоящий из процесса разделения их на кристаллы, тестирования и сортировки, после чего начинается сборка. Предварительная стадия резки пластины на кристаллы позволяет установить текущий контроль и повысить выход годных изделий. По завершении разделения пластин на кристаллы выявляются возможные повреждения, полученные от оборудования: царапины или загрязнения на кристаллах могут привести к их растрескиванию при испытаниях. Установка WI-2280 используется также для контроля на заключительных этапах производства для выявления дефектов, оказывающих непосредственное влияние на выход годных изделий.
Кристаллы, полученные путем разделения пластин, отправляются на присоединение и монтаж проводных соединений, которые предшествуют герметизации и финальной сборке. Контроль над корпусированными светодиодами позволяет определить дефекты сборки – отсутствие кристаллов, повреждение проводных соединений и неправильное расположение, прежде чем светодиоды будут упакованы в ленту и собраны в партию.
Наконец, все результаты контроля объединяются, и осуществляется контроль качества. Чувствительность оборудования к обнаружению дефектов и возможность их точной классификации должны соответствовать используемому программному обеспечению по управлению параметрами выхода годных, которое объединяет все полученные данные. Это ПО принимает данные из разных участков контроля, обеспечивает их анализ и мониторинг. Далее на примере использования системы контроля в составе производственного оборудования мы увидим, как данные объединяются для анализа и получения результатов.
Читать далее
Прочитать в оригинале…
