बातम्या - एलईडी एपिटॅक्सियल वेफर्सची तांत्रिक तत्त्वे आणि प्रक्रिया

LEDs च्या कार्य तत्त्वावरून, हे स्पष्ट होते की एपिटॅक्सियल वेफर मटेरियल हा LED चा मुख्य घटक आहे. खरं तर, तरंगलांबी, ब्राइटनेस आणि फॉरवर्ड व्होल्टेज सारखे प्रमुख ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक पॅरामीटर्स मोठ्या प्रमाणात एपिटॅक्सियल मटेरियलद्वारे निर्धारित केले जातात. एपिटॅक्सियल वेफर तंत्रज्ञान आणि उपकरणे उत्पादन प्रक्रियेसाठी महत्त्वपूर्ण आहेत, मेटल-ऑरगॅनिक केमिकल व्हेपर डिपॉझिशन (MOCVD) ही III-V, II-VI संयुगे आणि त्यांच्या मिश्रधातूंच्या पातळ सिंगल-क्रिस्टल थरांच्या वाढीसाठी प्राथमिक पद्धत आहे. LED एपिटॅक्सियल वेफर तंत्रज्ञानातील काही भविष्यातील ट्रेंड खाली दिले आहेत.

१. द्वि-चरणीय वाढीच्या प्रक्रियेत सुधारणा

सध्या, व्यावसायिक उत्पादनात दोन-चरणांची वाढ प्रक्रिया वापरली जाते, परंतु एकाच वेळी लोड करता येणाऱ्या सब्सट्रेट्सची संख्या मर्यादित आहे. 6-वेफर सिस्टीम परिपक्व असताना, सुमारे 20 वेफर्स हाताळणारी मशीन्स अजूनही विकसित होत आहेत. वेफर्सची संख्या वाढवल्याने अनेकदा एपिटॅक्सियल थरांमध्ये अपुरी एकरूपता येते. भविष्यातील विकास दोन दिशांवर केंद्रित असेल:

एकाच अभिक्रिया कक्षात अधिक सब्सट्रेट्स लोड करण्यास अनुमती देणारे तंत्रज्ञान विकसित करणे, ज्यामुळे ते मोठ्या प्रमाणात उत्पादन आणि खर्च कमी करण्यासाठी अधिक योग्य बनतात.
अत्यंत स्वयंचलित, पुनरावृत्ती करता येणारे सिंगल-वेफर उपकरणे विकसित करणे.

२. हायड्राइड व्हेपर फेज एपिटॅक्सी (HVPE) तंत्रज्ञान

या तंत्रज्ञानामुळे कमी विस्थापन घनतेसह जाड फिल्म्सची जलद वाढ शक्य होते, जे इतर पद्धती वापरून होमोएपिटाक्सियल वाढीसाठी सब्सट्रेट म्हणून काम करू शकतात. याव्यतिरिक्त, सब्सट्रेटपासून वेगळे केलेले GaN फिल्म्स बल्क GaN सिंगल-क्रिस्टल चिप्सचे पर्याय बनू शकतात. तथापि, HVPE मध्ये काही तोटे आहेत, जसे की अचूक जाडी नियंत्रणात अडचण आणि GaN मटेरियल शुद्धतेमध्ये पुढील सुधारणांना अडथळा आणणारे संक्षारक प्रतिक्रिया वायू.

सी-डोपेड एचव्हीपीई-गॅन

(अ) Si-डोपेड HVPE-GaN अणुभट्टीची रचना; (ब) ८०० μm- जाडीच्या Si-डोपेड HVPE-GaN ची प्रतिमा;

३. निवडक एपिटॅक्सियल ग्रोथ किंवा लॅटरल एपिटॅक्सियल ग्रोथ तंत्रज्ञान

या तंत्रामुळे डिसलोकेशन घनता आणखी कमी होऊ शकते आणि GaN एपिटॅक्सियल थरांची क्रिस्टल गुणवत्ता सुधारू शकते. या प्रक्रियेत हे समाविष्ट आहे:

योग्य सब्सट्रेटवर (नीलमणी किंवा SiC) GaN थर जमा करणे.
वर पॉलीक्रिस्टलाइन SiO₂ मास्क थर जमा करणे.
GaN विंडो आणि SiO₂ मास्क स्ट्रिप्स तयार करण्यासाठी फोटोलिथोग्राफी आणि एचिंग वापरणे.त्यानंतरच्या वाढीदरम्यान, GaN प्रथम खिडक्यांमध्ये उभ्या दिशेने आणि नंतर SiO₂ पट्ट्यांवर बाजूने वाढतो.

XKH चे GaN-on-Sapphire वेफर

४. पेंडिओ-एपिटाक्सी तंत्रज्ञान

ही पद्धत सब्सट्रेट आणि एपिटॅक्सियल थर यांच्यातील जाळी आणि थर्मल मिसमेलमुळे होणारे जाळीचे दोष लक्षणीयरीत्या कमी करते, ज्यामुळे GaN क्रिस्टलची गुणवत्ता आणखी वाढते. पायऱ्यांमध्ये हे समाविष्ट आहे:

दोन-चरण प्रक्रियेचा वापर करून योग्य सब्सट्रेटवर (6H-SiC किंवा Si) GaN एपिटॅक्सियल थर वाढवणे.
एपिटॅक्सियल लेयरचे सब्सट्रेटपर्यंत निवडक एचिंग करणे, पर्यायी खांब (GaN/बफर/सब्सट्रेट) आणि खंदक संरचना तयार करणे.
मूळ GaN खांबांच्या बाजूच्या भिंतींपासून, खंदकांवर लटकलेल्या, बाजूने पसरलेले अतिरिक्त GaN थर वाढवणे.कोणताही मास्क वापरला जात नसल्यामुळे, हे GaN आणि मास्क सामग्रीमधील संपर्क टाळते.

XKH चे GaN-ऑन-सिलिकॉन वेफर

५. शॉर्ट-वेव्हलेंथ यूव्ही एलईडी एपिटॅक्सियल मटेरियलचा विकास

हे यूव्ही-उत्तेजित फॉस्फर-आधारित पांढऱ्या एलईडीसाठी एक भक्कम पाया घालते. अनेक उच्च-कार्यक्षमता असलेले फॉस्फर यूव्ही प्रकाशाद्वारे उत्तेजित केले जाऊ शकतात, जे सध्याच्या YAG:Ce प्रणालीपेक्षा जास्त चमकदार कार्यक्षमता प्रदान करतात, ज्यामुळे पांढऱ्या एलईडीची कार्यक्षमता वाढते.

६. मल्टी-क्वांटम वेल (MQW) चिप तंत्रज्ञान

MQW संरचनांमध्ये, प्रकाश-उत्सर्जक थराच्या वाढीदरम्यान वेगवेगळ्या अशुद्धतेचे प्रमाण कमी केले जाते जेणेकरून वेगवेगळे क्वांटम विहिरी तयार होतात. या विहिरींमधून उत्सर्जित होणाऱ्या फोटॉनच्या पुनर्संयोजनामुळे थेट पांढरा प्रकाश निर्माण होतो. ही पद्धत प्रकाशमान कार्यक्षमता सुधारते, खर्च कमी करते आणि पॅकेजिंग आणि सर्किट नियंत्रण सुलभ करते, जरी ती अधिक तांत्रिक आव्हाने सादर करते.

७. “फोटॉन रिसायकलिंग” तंत्रज्ञानाचा विकास

जानेवारी १९९९ मध्ये, जपानच्या सुमितोमोने ZnSe मटेरियल वापरून एक पांढरा LED विकसित केला. या तंत्रज्ञानात ZnSe सिंगल-क्रिस्टल सब्सट्रेटवर CdZnSe पातळ फिल्म वाढवणे समाविष्ट आहे. विद्युतीकरण केल्यावर, फिल्म निळा प्रकाश उत्सर्जित करते, जो ZnSe सब्सट्रेटशी संवाद साधून पूरक पिवळा प्रकाश तयार करतो, परिणामी पांढरा प्रकाश तयार होतो. त्याचप्रमाणे, बोस्टन विद्यापीठाच्या फोटोनिक्स रिसर्च सेंटरने पांढरा प्रकाश निर्माण करण्यासाठी निळ्या GaN-LED वर AlInGaP सेमीकंडक्टर कंपाऊंड रचला.

८. एलईडी एपिटॅक्सियल वेफर प्रक्रिया प्रवाह

① एपिटॅक्सियल वेफर फॅब्रिकेशन:
सब्सट्रेट → स्ट्रक्चरल डिझाइन → बफर लेयर ग्रोथ → एन-टाइप GaN लेयर ग्रोथ → MQW प्रकाश-उत्सर्जक लेयर ग्रोथ → पी-टाइप GaN लेयर ग्रोथ → अ‍ॅनिलिंग → टेस्टिंग (फोटोल्युमिनेसेन्स, एक्स-रे) → एपिटॅक्सियल वेफर

② चिप फॅब्रिकेशन:
एपिटॅक्सियल वेफर → मास्क डिझाइन आणि फॅब्रिकेशन → फोटोलिथोग्राफी → आयन एचिंग → एन-टाइप इलेक्ट्रोड (डिपोझिशन, अॅनिलिंग, एचिंग) → पी-टाइप इलेक्ट्रोड (डिपोझिशन, अॅनिलिंग, एचिंग) → डायसिंग → चिप तपासणी आणि ग्रेडिंग.

ZMSH चे GaN-on-SiC वेफर

पोस्ट वेळ: जुलै-२५-२०२५