Prensip teknik ak pwosesis pou waf epitaksiyal LED yo

Apati prensip fonksyònman LED yo, li evidan ke materyèl waf epitaksi a se eleman prensipal yon LED. Anfèt, paramèt optoelektwonik kle tankou longèdonn, klète, ak vòltaj dirèk yo lajman detèmine pa materyèl epitaksi a. Teknoloji ak ekipman waf epitaksi yo enpòtan anpil pou pwosesis fabrikasyon an, avèk Depozisyon Vapè Chimik Metal-Òganik (MOCVD) ki se metòd prensipal la pou fè kouch mens monokristal konpoze III-V, II-VI, ak alyaj yo grandi. Anba la a se kèk tandans nan lavni nan teknoloji waf epitaksi LED.

1. Amelyorasyon Pwosesis Kwasans De Etap la

Kounye a, pwodiksyon komèsyal la itilize yon pwosesis kwasans an de etap, men kantite substrats ki ka chaje an menm tan limite. Pandan ke sistèm 6-wafer yo matirite, machin ki manyen anviwon 20 wafer yo toujou an devlopman. Ogmante kantite wafer yo souvan mennen nan yon inifòmite ensifizan nan kouch epitaksyal yo. Devlopman nan lavni yo pral konsantre sou de direksyon:

• Devlope teknoloji ki pèmèt chaje plis substrats nan yon sèl chanm reyaksyon, sa ki fè yo pi apwopriye pou pwodiksyon sou gwo echèl ak rediksyon pri.
• Avansman nan ekipman yon sèl wafer ki trè otomatik e ki ka repete.

2. Teknoloji Epitaksi Faz Vapè Idrid (HVPE)

Teknoloji sa a pèmèt kwasans rapid fim epè ki gen yon dansite dislokasyon ki ba, ki ka sèvi kòm substrats pou kwasans omoepitaksi lè l sèvi avèk lòt metòd. Anplis de sa, fim GaN ki separe de substrats la ka vin altènativ pou chip monokristal GaN an gwo. Sepandan, HVPE gen dezavantaj, tankou difikilte pou kontwole epesè avèk presizyon ak gaz reyaksyon koroziv ki anpeche plis amelyorasyon nan pite materyèl GaN.

HVPE-GaN dopé ak Si

(a) Estrikti reaktè HVPE-GaN dopé ak Si; (b) Imaj HVPE-GaN dopé ak Si ki gen 800 μm epesè;

(c) Distribisyon konsantrasyon transpòtè lib sou dyamèt HVPE-GaN dopé ak Si

3. Teknoloji Kwasans Epitaksyal Selektif oswa Kwasans Epitaksyal Lateral

Teknik sa a ka diminye dansite dislokasyon an plis toujou epi amelyore kalite kristal kouch epitaksyèl GaN yo. Pwosesis la enplike:

• Depoze yon kouch GaN sou yon substrat ki apwopriye (safir oswa SiC).
• Depoze yon kouch mask SiO₂ polikristalin sou tèt la.
• Itilizasyon fotolitografi ak gravur pou kreye fenèt GaN ak bann mask SiO₂.Pandan kwasans ki vin apre a, GaN ap grandi vètikalman nan fenèt yo dabò epi lateralman sou bann SiO₂ yo.

Plak GaN-sou-Safir XKH a

4. Teknoloji Pendeo-Epitaksi

Metòd sa a diminye anpil domaj rezo ki koze pa move matche rezo ak tèmik ant substrat la ak kouch epitaksyèl la, sa ki amelyore kalite kristal GaN an plis toujou. Etap yo enkli:

• Fè yon kouch epitaksyèl GaN grandi sou yon substrat apwopriye (6H-SiC oswa Si) lè l sèvi avèk yon pwosesis de etap.
• Fè yon grave selektif sou kouch epitaksyèl la desann rive nan substrat la, pou kreye estrikti altène ant poto (GaN/tanpon/substra) ak tranche.
• Ap grandi lòt kouch GaN, ki pwolonje lateralman soti nan mi bò poto GaN orijinal yo, ki sispann anlè tranche yo.Piske pa gen mask ki itilize, sa evite kontak ant GaN ak materyèl mask la.

Waf GaN-sou-Silisyòm XKH a

5. Devlopman Materyèl Epitaxial LED UV Longèdonn Kout

Sa a poze yon fondasyon solid pou LED blan ki baze sou fosfò ki eksite pa UV. Anpil fosfò ki gen gwo efikasite ka eksite pa limyè UV, sa ki ofri yon efikasite lumineux ki pi wo pase sistèm YAG:Ce aktyèl la, kidonk amelyore pèfòmans LED blan yo.

6. Teknoloji Chip Multi-Quantum Well (MQW)

Nan estrikti MQW yo, diferan enpurte yo dope pandan kwasans kouch ki emèt limyè a pou kreye divès kalite pi kwantik. Rekombinasyon foton ki emèt nan pi sa yo pwodui limyè blan dirèkteman. Metòd sa a amelyore efikasite limineuz, diminye depans, epi senplifye anbalaj ak kontwòl sikwi, byenke li prezante pi gwo defi teknik.

7. Devlopman Teknoloji "Resiklaj Foton"

Nan mwa janvye 1999, konpayi Japonè Sumitomo te devlope yon LED blan lè l sèvi avèk materyèl ZnSe. Teknoloji a enplike kwasans yon fim mens CdZnSe sou yon substrat monokristal ZnSe. Lè li elektrifye, fim nan emèt limyè ble, ki reyaji avèk substrat ZnSe a pou pwodui limyè jòn konplemantè, sa ki lakòz limyè blan. Menm jan an tou, Sant Rechèch Fotonik Inivèsite Boston an te anpile yon konpoze semi-kondiktè AlInGaP sou yon GaN-LED ble pou jenere limyè blan.

8. Pwosesis koule wafer epitaksiyal LED la

① Fabrikasyon waf epitaksiyal:
Substra → Konsepsyon estriktirèl → Kwasans kouch tampon → Kwasans kouch GaN tip N → Kwasans kouch ki emèt limyè MQW → Kwasans kouch GaN tip P → Recuit → Tès (fotoliminesans, radyografi) → Plak epitaksyal

② Fabrikasyon Chip:
Waf epitaksyèl → Konsepsyon ak fabrikasyon mask → Fotolitografi → Gravure iyon → Elektwòd tip N (depozisyon, rekwi, grave) → Elektwòd tip P (depozisyon, rekwi, grave) → Dekoupaj → Enspeksyon ak klasman chip.

Waf GaN-sou-SiC ZMSH la