LED芯片制程中统计过程控制技术的应用

王飞

摘要：近年来，伴随着科技水平的不断提升，LED芯片逐渐成为了技术密集型企业中重要的组成部分，在制作过程中，由于该设备所涉及的工艺过程具有较高的复杂性，因此，在芯片制程的统计过程中对于控制技术具有较高的需求。本文以LED外延与芯片在生产线中对于SPC统计过程的相关控制技术的需求度、应用意义以及具体实施等问题入手，对于相关外延与应用模式进行了探究。

关键词：统计过程；LED芯片；应用情况；实际价值

近年来，随着科技水平的发展与提升，我国企业得到了良好的发展。其中，作为技术密集型企业之一，LED外延与芯片制造的相关企业也迎来了较大的发展空间。从工艺流程上而言，该公司产品的制造过程相对较为复杂，因此，对于工艺具有较高的控制难度[1]。相关研究表明，由于多个工艺在制造的过程中无法得到实时的验证，因此，相关人员应将关键工序所涉及的数据以信息的形式进行呈现，从而有效实现芯片的测评、改进以及优化。在统计控制过程中，作为重要的技术之一，SPC以概率统计学作为核心，通过对于统计技术的应用，可以对质量特性值的具体数据进行测定、记录以及有效评估，从而实现产品与服务可以与相关要求相符合[2]。在实际应用过程中，通过该技术的应用，一方面可以有效实现异常因素的预警，另一方面，通过对于过程的质量进行相应评价，可以有效进行过程的检查，避免其脱离控制。

一、SPC技术的应用规划

在LED外延以及芯片的相关生产线中实现SPC统计过程控制技术的有效实施，应首先对整体机制的目标进行确立，从而实现SPC操作平台的建设，促进相关工作人员对于SPC技术掌握能力的有效提升，促进SPC资料管理体系的有效创建，并且实现对于金属蒸镀、MOCVD以及晶圆减薄等多个工序所具有的稳定性实现预先的控制。

二、SPC技术的具体实施

（一）控制点的识别与确定

作为具有独立发光效果的光电器件之一，LED芯片主要是在蓝宝石衬底上以外延制备、通过化学药剂清洗，经过透明电极进行蒸发，实现光刻图形与台阶刻蚀的方式实现保护层积淀，并通过研磨、切割以及分选测试等工序制备而成。在研究过程中，根据LED外延的生产工序及其对产品质量的影响效果，应主要选择产品质量特性的主要形成过程，包括这个产品的性能、质量、功能以及生产成本等直接造成影响的过程，总的来说，包括金属蒸镀、ICP刻蚀以及MOCVD外延等工序[3]。在参考指标方面以金属层厚度、刻蚀深度以及外延层厚度作为主要的参数。例如，作为LED芯片功能与结构的关键形成过程，ICP刻蚀工序对于产品的总体性能、质量以及可靠性等具有影响。同时，由于其刻蚀深度与发光二极管的关键特性具有密切的连续，因此，对于产品的质量具有重要影响，所以将其称为SPC技术的关键工序。在刻蚀深度的影响因素方面，气体流量、气体配比、刻蚀时间以及相关功率等参数内容均可有效显示出工序的具体运行状态，对于参数的影响，则多数需要依靠后期对于参数的监控与测量来完成。

（二）统计控制状态

1、判断规则的选取与应用

在通过对控制用控制图的使用来实现过程参数监控的过程中，为了确保监控效果，应对判断规则进行制定，例如，针对超过控制限度之外的数据点，应将其判定为“失控”。在具体应用上，如果0.004的数据点中出现单调上升与下降情况的数据点数量大于七个，则证明该数据点出现是空的情况。

2、CPK值的评价

作为刻蚀工序的重要工艺参数之一，刻蚀深度所具有的公差的上下限相关数据的来源取自技术工艺相关文件[4]。在计算过程中，通过SPC数据工序来对其能力指数进行有效的计算，同时，通过直方图，可以对该工艺参数所遵循的分布规律进行较为有效的判断。

在实际计算中，若双侧均处于规范情况，则CPK值所采用的计算方法如下：

在这个过程中，对于标准偏差的计算公式如下：

若CPK的数值不满足要求，则需对相关原因进行具体分析。若实际生产过程中标准偏差小于规范的1/10，则表示基本正常，否则就表示标准偏差较大。

3、控制图与CPK出现异常时的解决思路

若控制图与CPK出现异常，则相关分析思想主要可以分为5点：（1）在对失控原因进行查找的过程中，应首先排查目前存在的具有异常性的数据；（2）由于均值与计量值的控制图均通过极差平均值进行计算，因此，应确保极差控制图处于正常状态，随后，再对相关的控制图进行分析；（3）在过程异常中，应综合考虑“好”的异常与“坏”的异常等两种情况，同时进行质量的分析工作。其中，对于“坏”的异常，企业应召开相应的分析讨论会，通过对于操作员工与质量管理负责人进行召集，从机器、人员、物料、技術以及环节等多个方面进行入手，对可能潜在的问题进行一一列举与验证，并使用PDCA的方式进行相应的改进；（4）从工艺角度入手，有效实现测量数据信息标准偏差的缩小；（5）在改进工作完成后，对过程能力情况进行再次评价，以便进行分析用控制图的制作，实现SPC控制过程的重新展开[5]。

结语：

在科技水平提升的推动下，企业有效地将SPC技术应用到了ICP工序中，从而实现了金属蒸镀、MOCVD以及晶圆减薄等多个工序中对于SPC操作平台的有效建立，有效实现了LED外延与芯片相关生产线稳定性的提升，从而为公司生产技术质量的提升提供了保障，有利于企业的进一步发展。

参考文献

[1]何昀，陈亮，吕卫文，吴懿平.电极结构对倒装LED芯片漏电的影响[J].电子工艺技术，2017，38（05）：249-253.

[2]刘芳娇，熊新华，王琦，肖强，章玲涓.基于多芯片内连接的高压LED芯片封装关键技术研究[J].新材料产业，2018（11）：50-54.

[3]罗明浩，肖龙，俞理云，陈岩，李炳乾.蓝光LED芯片波长对COB光源颜色一致性的影响[J].半导体技术，2018，43（11）：823-827.

[4]周婷，马介渊，张震.一种有效提升小尺寸LED芯片产品可靠性的劈裂方式[J].现代信息科技，2018，2（05）：40-41.

[5]姜雨彤.LED封装行业研究——LED行业迎来景气期，LED封装环节为产业链风险较低环节[J].电气时代，2017（10）：26-33.

（作者单位：南宁富桂精密工业有限公司）