Светодиоддордун иштөө принцибинен көрүнүп тургандай, эпитаксиалдык вафли материалы LEDдин негизги компоненти болуп саналат. Чынында, толкун узундугу, жарыктык жана алдыга чыңалуу сыяктуу негизги оптоэлектрондук параметрлер негизинен эпитаксиалдык материал менен аныкталат. Эпитаксиалдык пластинка технологиясы жана жабдуулары өндүрүш процесси үчүн өтө маанилүү болуп саналат, металл-органикалык химиялык бууларды жайгаштыруу (MOCVD) III-V, II-VI бирикмелердин жука монокристалл катмарларын жана алардын эритмелерин өстүрүүнүн негизги ыкмасы. Төмөндө LED эпитаксиалдык пластинка технологиясынын келечектеги тенденциялары бар.
1. Эки этаптуу өсүү процессин өркүндөтүү
Учурда коммерциялык өндүрүш эки баскычтуу өсүү процессин колдонот, бирок бир эле учурда жүктөлө турган субстраттардын саны чектелүү. 6-вафли системалары жетилгени менен, 20га жакын пластиналарды иштеткен машиналар дагы эле иштелип чыгууда. Вафлилердин санынын көбөйүшү көбүнчө эпитаксиалдык катмарлардын жетишсиз бирдейлигине алып келет. Келечектеги өнүгүүлөр эки багытка багытталат:
- Бир реакциялык камерага көбүрөөк субстраттарды жүктөөгө мүмкүндүк берүүчү технологияларды иштеп чыгуу, аларды масштабдуу өндүрүш жана чыгымдарды азайтуу үчүн ыңгайлуу кылуу.
- Жогорку автоматташтырылган, кайталануучу бир пластинкалуу жабдууларды өркүндөтүү.
2. Гидриддик буу фазасынын эпитаксиясы (HVPE) технологиясы
Бул технология башка ыкмаларды колдонуу менен гомоэпитаксиалдык өсүш үчүн субстрат катары кызмат кыла турган дислокация тыгыздыгы төмөн коюу пленкалардын тез өсүшүнө мүмкүндүк берет. Мындан тышкары, субстраттан бөлүнгөн GaN пленкалар жапырт GaN монокристалл микросхемаларына альтернатива болуп калышы мүмкүн. Бирок, HVPEдин кемчиликтери бар, мисалы, калыңдыкты так башкаруудагы кыйынчылык жана GaN материалынын тазалыгын андан ары жакшыртууга тоскоол болгон коррозиялык реакция газдары.
Си-допталган HVPE-GaN
(а) Si-допталган HVPE-GaN реакторунун түзүмү; (б) 800 мкм калыңдыктагы Si-допдалган HVPE-GaN сүрөтү;
(c) Si-допталган HVPE-GaN диаметри боюнча эркин алып жүрүүчү концентрациясынын бөлүштүрүлүшү
3. Тандалма эпитаксиалдык өсүү же капталдагы эпитаксиалдык өсүү технологиясы
Бул ыкма дислокациянын тыгыздыгын төмөндөтүп, GaN эпитаксиалдык катмарларынын кристаллдык сапатын жакшыртат. Процесс төмөнкүлөрдү камтыйт:
- GaN катмарын ылайыктуу субстратка салуу (сапфир же SiC).
- Үстүнө поликристалдуу SiO₂ маска катмарын салуу.
- GaN терезелерин жана SiO₂ маска тилкелерин түзүү үчүн фотолитографияны жана оюуларды колдонуу.Кийинки өсүү учурунда GaN алгач терезелерде вертикалдуу, андан кийин SiO₂ тилкелеринде каптал боюнча өсөт.
XKHдин GaN-on-Sapphire вафли
4. Pendeo-Epitaxy Technology
Бул ыкма кыйла GaN кристалл сапатын жогорулатуу, субстрат жана эпитаксиалдык катмарынын ортосундагы тор жана жылуулук дал келбөө менен шартталган тор кемчиликтерин азайтат. кадамдарды камтыйт:
- Эки баскычтуу процессти колдонуу менен ылайыктуу субстратта (6H-SiC же Si) GaN эпитаксиалдык катмарын өстүрүү.
- Эпитаксиалдык катмарды субстратка чейин тандалма оюп түшүрүү, кезектешип туруучу мамы (GaN/буфер/субстрат) жана траншеялык структураларды түзүү.
- Кошумча GaN катмарларын өстүрүү, алар траншеялардын үстүнө илинген баштапкы GaN мамыларынын капталдарынан капталга чейин созулат.Эч кандай маска колдонулбагандыктан, бул GaN жана маска материалдарынын ортосундагы байланышты болтурбайт.
XKH компаниясынын GaN-on-Silicon пластинкасы
5. Кыска толкун узундуктагы UV LED эпитаксиалдык материалдарды иштеп чыгуу
Бул UV-толкунданган phosphor негизинде ак LED үчүн бекем негиз түзөт. Көптөгөн жогорку эффективдүү люминофорлор ультрафиолет нуру менен козголуп, учурдагы YAG:Ce тутумуна караганда көбүрөөк жаркыраган эффективдүүлүктү сунуштайт, ошону менен ак LED көрсөткүчүн жогорулатат.
6. Multi-Quantum Well (MQW) Chip Technology
MQW түзүмдөрүндө, ар түрдүү кванттык скважиналарды түзүү үчүн жарык чыгаруучу катмардын өсүшү учурунда ар кандай аралашмалар кошулат. Бул кудуктардан чыккан фотондордун рекомбинациясы түздөн-түз ак жарыкты пайда кылат. Бул ыкма жарыктын эффективдүүлүгүн жакшыртат, чыгымдарды азайтат жана таңгактоо менен схемаларды башкарууну жөнөкөйлөтөт, бирок ал чоң техникалык кыйынчылыктарды жаратат.
7. «Фотолорду кайра иштетүү» технологиясын өнүктүрүү
1999-жылы январь айында япониялык Sumitomo ZnSe материалы менен ак диодду иштеп чыккан. Технология ZnSe монокристаллдуу субстратында CdZnSe жука пленкасын өстүрүүнү камтыйт. Электрлештирилген кезде пленка көк жарыкты бөлүп чыгарат, ал ZnSe субстраты менен өз ара аракеттенип, кошумча сары жарыкты пайда кылат, натыйжада ак жарык пайда болот. Ошо сыяктуу эле, Бостон университетинин Photonics изилдөө борбору ак жарыкты пайда кылуу үчүн AlInGaP жарым өткөргүч кошулмасын көк GaN-LEDге тизди.
8. LED Epitaxial Wafer Process Flow
① Эпитаксиалдык вафли жасоо:
Субстрат → Структуралык дизайн → Буфердик катмардын өсүшү → N-типтеги GaN катмарынын өсүшү → MQW жарык берүүчү катмардын өсүшү → P-типтеги GaN катмарынын өсүшү → Күйүү → Сыноо (фотолюминесценция, рентген) → Эпитаксиалдык пластинка
② Чипти жасоо:
Эпитаксиалдык пластинка → Масканы долбоорлоо жана жасоо → Фотолитография → Иондук оюу → N-түрү электрод (төкмөлөө, күйдүрүү, оюу) → P-түрү электрод (төкмөлөө, күйдүрүү, оюу) → Кесүү → Чипти текшерүү жана баалоо.
ЗМШнын GaN-on-SiC пластинкасы
Посттун убактысы: 25-июль-2025