晶片发黑
单晶硅片表面脏污原因分析及解决措施 程志峰
单晶硅片表面脏污原因分析及解决措施程志峰摘要：单晶硅片表面脏污是金刚线切片行业中常见的不良。
总结了单晶硅片清洗过程后出现表面脏污的几种类型，分析其产生产生机理，通过实验验证，提出了解决办法。
关键词：单晶硅片；表面脏污；预清洗；清洗；硅粉1.引言太阳能是一个行之有效的取之不尽的清洁能源，是发展低碳经济不可缺少的重要手段【1】，单晶硅片作为制作光伏电池和集成电路的基础，清洗效果直接影响光伏电池和集成电路最终性能、效率和稳定性。
单晶硅片切割过程，硅片表面的多层晶格处于被破坏的状态，布满了活性较高不饱和的悬挂键，易吸附外界杂质粒子，导致硅片表面被污染且性能变差。
清洗硅片不仅要除去硅片表面的杂质而且要使硅片表面钝化，从而减小硅片表面的吸附能力。
目前，由于硅片清洗技术的缺陷，大规模集成电路中因为硅材的洁净度不够而产生问题甚至失效的比例达到50%，因此提高单晶硅片清洗质量极其重要。
2.金刚线切片技术最主要的优势金刚线切单晶硅片切割技术中，以生产量高，硅片直径适用范围广，翘曲值低，表面损伤浅，表面光洁度低等多项优势被广泛应用。
随着国内金刚线制造和应用技术的不断成熟，加之市场需求的快速增长不断的刺激金刚线制造技术向细线化、薄片化方向发展。
使用金刚线切片技术后，由于刀缝损失的减小，能够带来单位耗硅量的减少，从而较大程度地减少了硅片的硅成本和折旧等，这也是金刚线切片最重要的驱动因素。
为了追求更高的效益，使用更细的金刚线切割薄硅片已成为行业趋势，但在提高公斤出片数以及单刀产能的同时，如何保证单晶硅片清洗质量成行业内共同攻克的技术难题，本文以生产工艺及原辅材料为基础，研究单晶硅片清洗过程中产生的表面脏污，并通过实验验证提出了解决方法。
3.单晶硅片表面脏污的类型单晶硅片表面脏污是指，在单晶硅片表面上，非有意地附加到晶片表面上的物质，它的线度远大于局部光散射体。
区域沾污可以是由机械接触印，手指或手套印记、污迹、蜡或溶剂残留物等形成的晶片表面上的外来物质【2】。
LED晶片发光颜色划分
1）、晶片的发光颜色：晶片的发光颜色取决于波长，常见可见光的分类大致为：暗红色（700nm）、深红色（640-660nm）、红色（615-635nm）、琥珀色（600-610nm）、黄色（580-595nm）、黄绿色（565-575nm）、纯绿色（500-540nm）、蓝色（450-480nm）、紫色(380-430nm)。
白光和粉红光是一种光的混合效果。
最常见的是由蓝光+黄色荧光粉和蓝光+红色荧光粉混合而成。
2）、晶片的主要技术参数：A、晶片的伏安特性图：B、顺向电压（VF）：施加在晶片两端，使晶片正向导通的电压。
此电压与晶片本身和测试电流存在相应的关系。
VF过大，会使晶片被击穿。
C、顺向电流（IF）：晶片在施加一定电压后，所产生的正向导通电流。
IF的大小，与顺向电压的大小有关。
晶片的工作电流在10-20mA左右。
D、逆向电压（VR）：施加在晶片上的反向电压。
E、逆向电流（IR）：是指晶片在施加反向电压后，所产生的一个漏电流。
此电流越小越好。
因为电流大了容易造成晶片被反向击穿。
F、亮度（IV）：指光源的明亮程度。
单位换算：1cd=1000mcdG、波长：反映晶片的发光颜色。
不同波长的晶片其发光颜色也就不同。
单位：nmH、光：是电磁波的一种。
波长在0.1mm-10nm之电磁波称为光。
光可分为：波长大于0.1mm称为电波；760nm-0.1nm叫红外光;380nm-760nm 叫可见光; 10nm-380nm叫紫外光；波长小于10nm的是X线光。
四、金线：金线的作用：连接晶片PAD（焊垫）与支架，并使其能够导通。
金线的纯度为99.99%Au；延伸率为2-6%，金线的尺寸有：0.9mil、1.0mil、1.1mil等。
五、环氧树脂：环氧树脂的作用：保护Lamp的内部结构，可稍微改变Lamp的发光颜色，亮度及角度使Lamp成形。
封装树脂包括：A胶（主剂）、B胶（硬化剂）、DP（扩散剂）、CP（着色剂）四部份组成。
硅片表面污染及清洗机理
在半导体材料的制备过程中，每一道工序都涉及到清洗，而且清洗的好坏直接影响下一道工序，甚至影响器件的成品率和可靠性。
由于ULSI集成度的迅速提高和器件尺寸的减小，对于晶片表面沾污的要求更加严格，ULSI工艺要求在提供的衬底片上吸附物不多于500个/m20.12um，金属污染小于 1010atom/cm2。
晶片生产中每一道工序存在的潜在污染，都可导致缺陷的产生和器件的失效。
因此，硅片的清洗引起了专业人士的重视。
以前很多厂家都用手洗的方法，这种方法人为的因素较多，一方面容易产生碎片，经济效益下降，另一方面手洗的硅片表面洁净度差，污染严重，使下道工序化抛腐蚀过程中的合格率较低。
所以，硅片的清洗技术引起了人们的重视，找到一种简单有效的清洗方法是当务之急。
本文介绍了一种超声波清洗技术，其清洗硅片的效果显著，是一种值得推广的硅片清洗技术。
硅片表面污染的原因：晶片表面层原子因垂直切片方向的化学键被破坏而成为悬空键，形成表面附近的自由力场，尤其磨片是在铸铁磨盘上进行，所以铁离子的污染就更加严重。
同时，由于磨料中的金刚砂粒径较大，造成磨片后的硅片破损层较大，悬挂键数目增多，极易吸附各种杂质，如颗粒、有机杂质、无机杂质、金属离子、硅粉粉尘等，造成磨片后的硅片易发生变花、发蓝、发黑等现象，使磨片不合格。
硅片清洗的目的就是要除去各类污染物，清洗的洁净程度直接决定着ULSI向更高集成度、可靠性、成品率发展，这涉及到高净化的环境、水、化学试剂和相应的设备及配套工艺，难度越来越大，可见半导体行业中清洗工艺的重要性。
实验及结果分析 1.实验设备和试剂实验设备：TE-6000硅片清洗机实验使用的试剂：有机碱、Q325-B清洗剂、活性剂、去离子水、助磨剂 2.实验过程（1）超声波清洗的基本原理利用28KHz以上的电能，经超声波换能器转换成高频机械振荡而传入到清洗液中。
超声波在清洗液中疏密相间地向前辐射，使液体流动，并不停地产生数以万计的微小气泡。
LED灯珠不良情况讲解
普朗克光电科技1、[封装技术] LED的不良情况分析芯片失效封装失效热过应力失效电过应力失效装配失效解决封装失效的建议检查：支架、点胶、焊接常见现象：死灯定义：LED的正负极接通标准电压下灯不亮或微亮。
造成死灯的原因有很多，比较复杂，主要是从静电和封装角度去分析。
色偏定义：指LED发出的白光与标准色温有误差，误差值大于10%。
造成色偏的原因是：散热不良，使LED的结温过高荧光粉的涂抹不均匀，涂层厚的部位色温偏低易发黄荧光粉质量不好胶粉比调配比不当灯闪定义：led灯出现非人为控制的间歇性亮灭造成灯闪的原因：驱动电源不稳定，出现了间歇性的电流透镜等封装材料受力变形，使金线接触不良光衰大定义：LED使用一定时间（1000小时），之后测试其光通量明显小于使用前的光通量，两者比值小于0.9造成光衰大的原因：散热不良，长时间过热致使LED老化电流过大，致使LED加速老化胶粉配比不当死灯原因如下：芯片失效：芯片本身质量问题（裂纹或损伤）芯片与基板粘接不良引起光衰严重或死灯封装失效：封装工艺不当封装后的灯珠质量不良出现黄变，气泡，黑斑，腐蚀等现象热过应力失效散热不良导致结温升高电过应力失效过电流或者静电将芯片击穿驱动电源不稳定将金线烧断装配失效不良的安装和装配导致器件失效解决因封装失效导致LED死灯的建议检查支架：支架发黑说明被腐蚀支架上的镀银层太薄支架与焊接点脱离检查点胶：检查固晶胶本身是否过期失效固晶胶的用量要合适用量过少，推力不够，芯片粘不牢；用量过多，胶体返到芯片金垫上，造成短路固化条件的选择尽量按照标准固化条件来操作检查焊接：焊接机的参数设置要合理时间：不超过5秒压力：适中，过大易压碎芯片；过小易导致虚焊温度：280度有效防止静电金线的弧度高度要合理弧高太低，在焊接时温度过高烧毁芯片弧高太高，遭到大电流冲击时金线被烧黑2、[疑问求助] LED支架内部发黑是什么原因导致？求各位高手帮忙分解支架内部发黑是什么原因导致？出现在二焊位置且金线也一起被感染黑色。
多晶硅表面发黑原因及消除
蒲 晓东
（ 峨嵋 半导体材料研究所 ６４０） １２０
川 Ｊ ｜ ｜ 一
Ｉ 摘要Ｉ 低消耗 、高质量生产多品硅 是硅材料厂家所追求的 目的 。本文对多晶硅
生产 过 程 中 出 现 的 黑 棒现 象 ，从 理 论 和 实 践两 方 面 进 行 了 分 析 ， 并提 出 了消 除 办
ＳＨ ，Ｈ２ Ｓ＋ ＨＣ ｉＣＩ ＋ ＝ ｉ３ １ ４ Ｅ １ ＝ Ｓ＋ ｉ１＋ Ｓ Ｉ， ｉＣ ｉ ３ Ｃ４ Ｓ ２Ｈ２ ＳＣ ４ Ｈ ＝ Ｓ＋ ＨＣ ｉ１４ ２ － ２ ｉ４ １ 同时 还 可能 有 如 下反 应 ：
因 此 ，要 消 除硅 棒 表 面 发 黑现 象 ， 必 须 要 想 法 除 去 混 合气 中 的水 汽 、 氧 、 甲
烷 、二氧化碳、一氧化碳等 杂质 。实践证 明，上述杂质的来源 除还原系统 设备渗
漏 之 外 ，主 要 来 自氢 气 输送 、 回 收及 净 化 系 统 。
１：０－ ３
二、氢气 中氧 、碳含量 高的原因及消除措施 １ 、电解氢 中氧 、碳含量分析 目前，氢气 的制取一股是用电解食盐水和 电解水的方法得 到。电解水制取氢
在正常情况下，问收氢气经碱洗后，其二氧化碳 含量会 小于 ３ｐ ｍ 经净 化 ０ｐ 系统后，均能达 到 ２ －ｐｍ 以 Ｆ ＾７ｐ ，这对多 Ａ硅生 ｌ 没有影 响。但 在某 一 套净化
一１ ３１一
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系统 长时间使用后，由 于 吸附的二氧化 碳量的累积随之增 大， 如果在系统再生时， 没有及时将脱吸的大量二氧化碳弃掉而返 回到回收氢气系统 中，必然造成二氧化 碳超标，从而影响净化系统 的净化效果，造成 多晶硅 出现 黑棒 。因此，在净化系 统再生时，必须将脱吸的二｝化碳及甲烷等杂质气体排除系统 之外 ，以保证回收 ｋ 氢气循环系统中的二氧化碳等杂 质不能累积 ，确保氢气的高纯度。
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LED贴片发黑原因到生产工艺分析
分析:T10灯管老化12H后灯珠变黑（烧黑）流明值下降原因
深圳LED照明行业的生产者都会遇到或多或少的这样问题。
A：可能就在于电源上的元器件问题上了。
还有，灯珠的晶片及封装技术也不能说是就没有问题
B：烧黑了只有一个原因就是温度过高，引起的原因无非就是过流，很多恒流源的峰值电流可能是几倍标准电流，另外一个原因就是水分没有除湿电阻变大发热
C：不是导热没导好，就是灯珠的问题
D：
1.把灯珠放在烘烤炉，烤24小时。
2.贴灯珠时，锡膏用新开的，绞均匀。
3.采用隔离电源。
4.铝基板多加导热硅脂。
E：封装的是要求我们使用前80°C/16H
F：使用前除湿是为了回流焊的时候不出现胶裂情况吧。
3528一般散热问题都不用怎么考虑的，20ma的话应该不会导致发黑的。
我觉得电源的可能性挺大，或者电路板上电阻有问题，并联的话可能导致某个支路电流过大，才出现烧黑情况吧。
呵呵，我根据我的经验猜测的
G：为什么不考虑下用的胶水问题呢或者硅胶表面粘有油脂类的颗粒呢
当然如果是芯片先烧了驱动占很大嫌疑的哦
H：很有可能就是灯株的问题！遇到过类似的产品，原因是芯片底部的那个支架被氧化了，氧化后就会发黑，黑色是吸光的，导致单灯的流明数降低。
最终原因就是他们的胶水没配好，导致LED在受热后，胶水出现裂痕，空气直接接触到芯片底部的支架，发生氧化。
I：底胶烧黑的问题，肯定是热量没有导出来；但是热量没有导出来就需要排查原因了，是不是电流太高了，导致热量上升过快，还是焊接的时候，跟下面线路板没有贴平，热量倒不出来；还是LED本身是修补过的，或者是LED用的银胶不导热，多方面的……单从照片上面我就看到有的灯是好的，有的灯黑了，有的黑的厉害，有的只是一个黑点儿~~所以不能把LED好和坏一概而论，也许还是你们自己操作的时候的问题呢（个人看法，仅供参考）J：你可以再次通电点亮一下，相对黑灯串联的那组是不会点亮的，除非烧击穿了，实际遇到的是烧灯后灯珠内部金丝烧断，所以你点亮后会发现黑灯的那组不亮，如果其他组亮正常，说明电源没有多大问题。
断电后更换不亮的黑灯，再次通电一会如果短时间黑灯那组比其他组亮说明这组有短路现象，就要查找这组灯珠或PCB丝印看是否有短路了，这样逐一排除问题就是了，至道全部点亮后各组没有明显的色差后通电老化若干时间看是否还会有问题，如果没有问题，问题解决，如果老化后还有死灯现象就要查找灯珠质量问题了
K：灯珠发黑肯定是烧坏的，瞬间高压就会这样。
一种可能是灯珠。
如果厂家没有分类的话，或者SMT时贴片机漏电或静电受损（2，3月份干燥，静电大），就会有电流不一致的情况，只要其中一个坏，就会连锁烧坏其余的灯。
另一种可能驱动板设计不良，抗干扰能力不强，非隔离电源输出一般没有滤波电容，你测的70伏是脉动电压的有效值或平均值，如果驱动板产生超过3.5*24V的电压周期稍长，就会瞬间烧坏LED，你可以分别测试，另外，你们的灯温度也可能过高，外壳50度，那灯的结温Tj=T引脚温度*热阻，可能大于90度了吧，
或者铝管内电源板的温度可能过65度，电子原件功耗会很大，你可以用交流电源监视，看温升过60度后输入功率的变化。
希望你能解决问题后告诉我们答案。
L：这个问题，我司之前也遇到过，后来经过检查发现是灯珠硫化了，也就是灯珠表面跟含有硫的物质接触过，像橡皮筋就含有硫，所以灯珠表面会发黑且流明下降，所以不知道你们是不是这个问题？你可以去检查看看，有没有用到含有硫的物质.
其实这是因为在局部没能转化成光能，转化成了热能，所以发黑了。
这也是为什么只会在局部发黑，而不是整体发黑的原因。
造成这个问题主要就是热量的散失，发热温度过高，造成硅胶的碳化，所以发黑。