Prinsip Téknis sareng Prosés Wafer Epitaxial LED

Tina prinsip kerja LED, écés yén bahan wafer epitaxial mangrupikeun komponén inti LED. Kanyataanna, parameter optoeléktronik konci sapertos panjang gelombang, kacaangan, sareng tegangan maju umumna ditangtukeun ku bahan epitaxial. Téknologi wafer epitaxial sareng alat penting pikeun prosés manufaktur, sareng Metal-Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) mangrupikeun metodeu utama pikeun ngembangkeun lapisan kristal tunggal ipis tina sanyawa III-V, II-VI, sareng alloy na. Di handap ieu aya sababaraha tren hareup dina téhnologi wafer epitaxial LED.

1. Ngaronjatkeun Prosés Tumuwuh Dua-Lengkah

Ayeuna, produksi komérsial nganggo prosés kamekaran dua léngkah, tapi jumlah substrat anu tiasa dimuat sakaligus terbatas. Bari sistem 6-wafer geus dewasa, mesin nanganan sabudeureun 20 wafers masih dina ngembangkeun. Ngaronjatkeun jumlah wafers sering nyababkeun henteu seragam dina lapisan epitaxial. Kamajuan hareup bakal difokuskeun dua arah:

• Ngembangkeun téknologi anu ngamungkinkeun ngamuat langkung seueur substrat dina kamar réaksi tunggal, ngajantenkeun aranjeunna langkung cocog pikeun produksi skala ageung sareng pangurangan biaya.
• Majukeun alat-alat wafer tunggal anu otomatis pisan, tiasa diulang.

2. Hydride uap Phase Epitaxy (HVPE) Téhnologi

Téknologi ieu ngamungkinkeun pertumbuhan gancang film kandel kalayan kapadetan dislokasi anu rendah, anu tiasa janten substrat pikeun kamekaran homoepitaxial nganggo metode anu sanés. Salaku tambahan, film GaN anu dipisahkeun tina substrat tiasa janten alternatif pikeun chip kristal tunggal GaN bulk. Tapi, HVPE ngagaduhan kalemahan, sapertos kasusah dina kadali ketebalan anu tepat sareng gas réaksi korosif anu ngahalangan perbaikan salajengna dina kamurnian bahan GaN.

Si-doped HVPE-GaN

(a) Struktur reaktor HVPE-GaN Si-doped; (b) Gambar 800 μm- kandel Si-doped HVPE-GaN;

(c) Distribusi konsentrasi pamawa bébas sapanjang diaméter Si-doped HVPE-GaN

3. Pertumbuhan Epitaxial Selektif atanapi Téknologi Pertumbuhan Epitaxial Lateral

Téhnik ieu salajengna tiasa ngirangan dénsitas dislokasi sareng ningkatkeun kualitas kristal lapisan epitaxial GaN. Prosésna ngawengku:

• Simpen lapisan GaN dina substrat anu cocog (safir atanapi SiC).
• Simpen lapisan masker polikristalin SiO₂ di luhur.
• Ngagunakeun photolithography jeung etching nyieun GaN jandéla jeung SiO₂ strips topeng.Salila tumuwuhna saterusna, GaN mimiti tumuwuh vertikal dina jandéla lajeng laterally ngaliwatan strips SiO₂.

Wafer GaN-on-Sapphire XKH

4. Téhnologi Pendeo-Epitaxy

Metoda ieu nyata ngurangan defects kisi disababkeun ku kisi sarta mismatch termal antara substrat jeung lapisan epitaxial, salajengna enhancing kualitas kristal GaN. Léngkahna kalebet:

• Tumuwuh lapisan epitaxial GaN dina substrat anu cocog (6H-SiC atanapi Si) nganggo prosés dua léngkah.
• Ngalaksanakeun etching selektif tina lapisan epitaxial handap ka substrat, nyieun alik pilar (GaN / panyangga / substrat) jeung struktur lombang.
• Tumuwuh lapisan GaN tambahan, nu ngalegaan laterally ti sidewalls tina pilar GaN aslina, ditunda leuwih trenches.Kusabab henteu aya masker anu dianggo, ieu ngahindarkeun kontak antara GaN sareng bahan masker.

Wafer GaN-on-Silicon XKH

5. Ngembangkeun pondok-panjang gelombang UV LED Bahan Epitaxial

Ieu ngaluarkeun dasar padet pikeun LED bodas dumasar fosfor-UV. Seueur fosfor efisiensi tinggi tiasa gumbira ku sinar UV, nawiskeun efisiensi bercahaya anu langkung luhur tibatan sistem YAG: Ce ayeuna, sahingga ningkatkeun kinerja LED bodas.

6. Multi-Quantum Well (MQW) Téhnologi Chip

Dina struktur MQW, najis béda anu doped salila tumuwuhna lapisan cahaya-emitting nyieun rupa-rupa sumur kuantum. Rekombinasi foton anu dipancarkeun tina sumur ieu ngahasilkeun cahaya bodas sacara langsung. Metoda ieu ningkatkeun efisiensi bercahaya, ngirangan biaya, sareng nyederhanakeun bungkusan sareng kontrol sirkuit, sanaos nampilkeun tantangan téknis anu langkung ageung.

7. Ngembangkeun Téknologi "Daur Ulang Foto".

Dina Januari 1999, Sumitomo Jepang ngembangkeun LED bodas ngagunakeun bahan ZnSe. Téknologi ieu ngalibatkeun tumuwuh pilem ipis CdZnSe dina substrat kristal tunggal ZnSe. Nalika electrified, film emits lampu bulao, nu interaksi jeung substrat ZnSe ngahasilkeun lampu konéng pelengkap, hasilna lampu bodas. Nya kitu, Pusat Panaliti Photonics Universitas Boston tumpukan sanyawa semikonduktor AlInGaP dina GaN-LED biru pikeun ngahasilkeun cahaya bodas.

8. LED Epitaxial Wafer Prosés Aliran

① Epitaxial Wafer Fabrikasi:
Substrat → Desain struktural → Tumuwuh lapisan panyangga → Tumuwuh lapisan GaN tipe N → tumuwuhna lapisan pemancar cahaya MQW → Tumuwuh lapisan GaN tipe P → Annealing → Nguji (photoluminescence, X-ray) → wafer Epitaxial

② Chip Fabrikasi:
Epitaxial wafer → Masker rarancang jeung fabrikasi → Photolithography → Ion etching → N-tipe éléktroda (déposisi, annealing, etching) → P-tipe éléktroda (déposisi, annealing, etching) → Dicing → Chip inspeksi jeung grading.

Wafer GaN-on-SiC ZMSH