蓝宝石衬底晶片是LED产业链的环节,以往这种产品的制造技术被国外公司垄断。目前,国产显示、通讯、照明等器材上使用的LED衬底晶片基本上依赖进口。国内只能出口蓝宝石晶体或到海外,加工成衬底材料后再返销国内。
受益于下游led芯片需求旺盛,继3月调价后,库存组件回收,近期2英寸蓝宝石衬底从4美元涨至7美元,4英寸蓝宝石衬底从30美元涨至35美元。业内认为,蓝宝石应用逐步扩大有助价格延续涨势。拟在A股上市的玻璃盖板厂商蓝思科技新披露招股书显示,将投入18亿元用于蓝宝石扩产,由于产能远超过iPhone需求,扬州组件回收,市场推断公司将生产手机用蓝宝石盖板等,并供应给非苹果阵营手机。
业内认为,led照明应用暴发叠加蓝宝石手机盖板渗透率提升,蓝宝石长晶及相关设备需求将大幅提升甚至出现供应缺口。国内公司中,天通股份拥有自主研发的大尺寸长晶炉设备,形成了从长晶、掏棒、切磨抛的完整产业链;大族激光即将向苹果提供首批激光切割机,未来有望占据手机蓝宝石切割70%-80%市场份额。
刻蚀
在扩散工序,采用背靠背的单面扩散方式,硅片的侧边和背面边缘不可避免地都会扩散上磷原子。当阳光照射,P-N结的正面收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到P-N结的背面,造成短路通路。短路通道等效于降低并联电阻。刻蚀工序是让硅片边缘带有的磷的部分去除干净,避免了P-N结短路并且造成并联电阻降低。
湿法刻蚀工艺流程:上片→蚀刻槽(H2SO4HNO3HF)→水洗→碱槽(KOH)→水洗→HF槽→水洗→下片
HNO3反应氧化生成SiO2,HF去除SiO2。刻蚀碱槽的作用是为了抛光未制绒面,使电池片变得光滑;碱槽的主要溶液为KOH;H2SO4是为了让硅片在流水线上漂浮流动起来,并不参与反应。
干法刻蚀是用等离子体进行薄膜刻蚀。当气体以等离子体形式存在时,一方面等离子体中的气体化学活性会变得相对较强,选择合适的气体,就可以让硅片更快速的进行反应,实现刻蚀;另一方面,可利用电场对等离子体进行引导和加速,使等离子体具有一定能量,当轰击硅片的表面时,硅片材料的原子击出,可以达到利用物理上的能量转移来实现刻蚀的目的。
芯片的背部减薄制程
1. Grinding制程:
对外延片以Lapping的方式虽然加工品质较好,但是移除率太低,太阳能组件板回收,也只能达到3um/min左右,如果全程使用Lapping的话,加工就需耗时约2h,时间成本过高。目前的解决方式是在Lapping之前加入Grinding的制程,通过钻石砂轮与减薄机的配合来达到快速减薄的目的。
2. Lapping制程
减薄之后再使用6um左右的多晶钻石液配合树脂铜盘,废组件回收,既能达到较高的移除率,又能修复Grinding制程留下的较深刮伤。一般来说切割过程中发生裂片都是由于Grinding制程中较深的刮伤没有去除,因此此时对钻石液的要求也比较高。
除了裂片之外,有些芯片厂家为了增加芯片的亮度,在Lapping的制程之后还会在外延片背面镀铜,此时对Lapping之后的表面提出了更高的要求。虽然有些刮伤不会引起裂片,但是会影响背镀的效果。此时可以采用3um多晶钻石液或者更小的细微性来进行Lapping制程,以达到更好的表面品质。
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