Жарықдиодтардың жұмыс принципінен эпитаксиалды пластинаның материалы жарықдиодтың негізгі құрамдас бөлігі екені анық. Шын мәнінде, толқын ұзындығы, жарықтық және тікелей кернеу сияқты негізгі оптоэлектрондық параметрлер негізінен эпитаксиалды материалмен анықталады. III-V, II-VI қосылыстардың және олардың қорытпаларының жұқа монокристалды қабаттарын өсірудің негізгі әдісі металл-органикалық химиялық буларды тұндыру (MOCVD) болып табылатын эпитаксиалды пластинаның технологиясы мен жабдықтары өндіріс процесі үшін өте маңызды. Төменде жарықдиодты эпитаксиалды вафли технологиясының болашақ трендтері берілген.
1. Екі сатылы өсу процесін жетілдіру
Қазіргі уақытта коммерциялық өндіріс екі сатылы өсу процесін қолданады, бірақ бірден жүктелетін субстраттардың саны шектеулі. 6 вафли жүйелері жетілген болса да, шамамен 20 пластинаны өңдейтін машиналар әлі де әзірленуде. Пластиналардың санын көбейту көбінесе эпитаксиалды қабаттардың жеткіліксіз біркелкілігіне әкеледі. Болашақ даму екі бағытқа бағытталады:
- Бір реакциялық камераға көбірек субстраттарды жүктеуге мүмкіндік беретін технологияларды әзірлеу, оларды ауқымды өндіріс пен шығындарды азайту үшін қолайлы етеді.
- Жоғары автоматтандырылған, қайталанатын бір пластиналы жабдықты жетілдіру.
2. Гидридті бу фазасының эпитаксисі (HVPE) технологиясы
Бұл технология дислокация тығыздығы төмен қалың қабықшалардың жылдам өсуіне мүмкіндік береді, олар басқа әдістерді қолдану арқылы гомоэпитаксиалды өсу үшін субстраттар ретінде қызмет ете алады. Сонымен қатар, субстраттан бөлінген GaN қабықшалары үлкен GaN монокристалды чиптеріне балама бола алады. Дегенмен, HVPE-де қалыңдығын дәл бақылаудағы қиындықтар және GaN материалының тазалығын одан әрі жақсартуға кедергі келтіретін коррозиялық реакция газдары сияқты кемшіліктері бар.
Si-допталған HVPE-GaN
(а) Si-қоспаланған HVPE-GaN реакторының құрылымы; (b) қалыңдығы 800 мкм Si-қоспаланған HVPE-GaN кескіні;
(c) Si-қоспаланған HVPE-GaN диаметрі бойынша бос тасымалдаушы концентрациясының таралуы
3. Селективті эпитаксиалды өсу немесе бүйірлік эпитаксиалды өсу технологиясы
Бұл әдіс дислокация тығыздығын одан әрі азайтуға және GaN эпитаксиалды қабаттарының кристалдық сапасын жақсартуға мүмкіндік береді. Процесс мыналарды қамтиды:
- GaN қабатын қолайлы субстратқа қою (сапфир немесе SiC).
- Үстіне поликристалды SiO₂ маска қабатын салу.
- GaN терезелері мен SiO₂ бетперде жолақтарын жасау үшін фотолитография мен оюды пайдалану.Кейінгі өсу кезінде GaN алдымен терезелерде тігінен, содан кейін SiO₂ жолақтарында бүйірден өседі.
XKH компаниясының GaN-on-Sapphire вафлиі
4. Pendeo-Epitaxy технологиясы
Бұл әдіс тор мен субстрат пен эпитаксиалды қабат арасындағы термиялық сәйкессіздіктен туындаған тор ақауларын айтарлықтай азайтып, GaN кристалының сапасын одан әрі арттырады. Қадамдарға мыналар кіреді:
- Екі сатылы процесті қолдана отырып, GaN эпитаксиалды қабатын қолайлы субстратта (6H-SiC немесе Si) өсіру.
- Эпитаксиалды қабаттың субстратқа дейін селективті оюды орындау, ауыспалы тірек (GaN/буфер/субстрат) және траншеялық құрылымдарды жасау.
- Траншеялардың үстінде ілулі тұрған бастапқы GaN тіректерінің бүйір қабырғаларынан көлденең созылатын қосымша GaN қабаттарын өсіру.Ешбір маска пайдаланылмайтындықтан, бұл GaN мен маска материалдарының жанасуын болдырмайды.
XKH компаниясының GaN-on-Silicon пластинасы
5. Қысқа толқынды ультракүлгін жарықдиодты эпитаксиалды материалдарды әзірлеу
Бұл ультракүлгін сәулесі бар фосфор негізіндегі ақ жарықдиодты шамдар үшін берік негіз қалады. Көптеген жоғары тиімді люминофорлар ультракүлгін сәулемен қоздырылуы мүмкін, бұл қазіргі YAG:Ce жүйесіне қарағанда жоғары жарық тиімділігін ұсынады, осылайша ақ жарықдиодты өнімділікті арттырады.
6. Көп кванттық ұңғыма (MQW) чип технологиясы
MQW құрылымдарында әртүрлі кванттық ұңғымаларды жасау үшін жарық шығаратын қабаттың өсуі кезінде әртүрлі қоспалар легирленген. Осы ұңғымалардан шығарылатын фотондардың рекомбинациясы ақ жарықты тікелей шығарады. Бұл әдіс үлкен техникалық қиындықтар тудырса да, жарық беру тиімділігін жақсартады, шығындарды азайтады және орау мен тізбекті басқаруды жеңілдетеді.
7. «Фотоны қайта өңдеу» технологиясын әзірлеу
1999 жылдың қаңтарында жапондық Sumitomo ZnSe материалы арқылы ақ жарықдиодты жасап шығарды. Технология ZnSe монокристалды субстратта CdZnSe жұқа қабықшасын өсіруді қамтиды. Электрленген кезде пленка көк жарық шығарады, ол ZnSe субстратымен әрекеттесіп, қосымша сары жарық шығарады, нәтижесінде ақ жарық пайда болады. Сол сияқты, Бостон университетінің Фотониканы зерттеу орталығы ақ жарық шығару үшін көк GaN-LED-ге AlInGaP жартылай өткізгіш қосылысын жинады.
8. Жарықдиодты эпитаксиалды вафли процесінің ағыны
① Эпитаксиалды пластинаны жасау:
Субстрат → Құрылымдық дизайн → Буферлік қабаттың өсуі → N-типті GaN қабатының өсуі → MQW жарық шығаратын қабаттың өсуі → P-типті GaN қабатының өсуі → Күйдіру → Сынау (фотолюминесценция, рентген) → Эпитаксиалды пластиналар
② Чиптерді жасау:
Эпитаксиалды пластиналар → Масканы құрастыру және жасау → Фотолитография → Ионды өрнектеу → N-типті электрод (тұндыру, күйдіру, ою) → P-типті электрод (тұндыру, күйдіру, ою) → Текшелерді кесу → Чипті тексеру және сұрыптау.
ZMSH GaN-on-SiC пластинасы
Хабарлама уақыты: 25 шілде 2025 ж