समाचार - एलईडी एपिटैक्सियल वेफर्स के तकनीकी सिद्धांत और प्रक्रियाएं

एलईडी के कार्य सिद्धांत से यह स्पष्ट है कि एपिटैक्सियल वेफर सामग्री एलईडी का मूल घटक है। वास्तव में, तरंगदैर्ध्य, चमक और फॉरवर्ड वोल्टेज जैसे प्रमुख ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक पैरामीटर काफी हद तक एपिटैक्सियल सामग्री द्वारा निर्धारित होते हैं। एपिटैक्सियल वेफर तकनीक और उपकरण निर्माण प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण हैं, जिसमें मेटल-ऑर्गेनिक केमिकल वेपर डिपोजिशन (एमओसीवीडी) तृतीय-वायु, द्वितीय-वायु यौगिकों और उनके मिश्र धातुओं की पतली एकल-क्रिस्टल परतें विकसित करने की प्राथमिक विधि है। नीचे एलईडी एपिटैक्सियल वेफर तकनीक में कुछ भावी रुझान दिए गए हैं।

1. दो-चरणीय विकास प्रक्रिया में सुधार

वर्तमान में, वाणिज्यिक उत्पादन में दो-चरणीय विकास प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है, लेकिन एक बार में लोड किए जा सकने वाले सबस्ट्रेट्स की संख्या सीमित है। हालांकि 6-वेफर सिस्टम परिपक्व हो चुके हैं, लगभग 20 वेफर्स को संभालने वाली मशीनें अभी भी विकास के चरण में हैं। वेफर्स की संख्या बढ़ाने से अक्सर एपिटैक्सियल परतों में अपर्याप्त एकरूपता आ जाती है। भविष्य के विकास दो दिशाओं पर केंद्रित होंगे:

ऐसी प्रौद्योगिकियों का विकास करना जो एक ही प्रतिक्रिया कक्ष में अधिक सब्सट्रेट लोड करने की अनुमति देती हैं, जिससे वे बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए अधिक उपयुक्त हो जाते हैं और लागत में कमी आती है।
अत्यधिक स्वचालित, दोहराने योग्य सिंगल-वेफर उपकरण को उन्नत बनाना।

2. हाइड्राइड वाष्प चरण एपिटैक्सी (एचवीपीई) प्रौद्योगिकी

यह तकनीक कम विस्थापन घनत्व वाली मोटी फिल्मों के तीव्र विकास को संभव बनाती है, जो अन्य विधियों का उपयोग करके समरूप-अक्षीय विकास के लिए सब्सट्रेट के रूप में कार्य कर सकती हैं। इसके अतिरिक्त, सब्सट्रेट से अलग की गई GaN फिल्में थोक GaN एकल-क्रिस्टल चिप्स का विकल्प बन सकती हैं। हालांकि, HVPE की कुछ कमियां भी हैं, जैसे सटीक मोटाई नियंत्रण में कठिनाई और संक्षारक प्रतिक्रिया गैसें जो GaN सामग्री की शुद्धता में और सुधार में बाधा डालती हैं।

Si-डोप्ड HVPE-GaN

(a) Si-मिश्रित HVPE-GaN रिएक्टर की संरचना; (b) 800 μm मोटाई वाले Si-मिश्रित HVPE-GaN की छवि;

3. चयनात्मक एपिटैक्सियल वृद्धि या पार्श्व एपिटैक्सियल वृद्धि प्रौद्योगिकी

यह तकनीक विस्थापन घनत्व को और कम कर सकती है और GaN एपिटैक्सियल परतों की क्रिस्टल गुणवत्ता में सुधार कर सकती है। इस प्रक्रिया में निम्नलिखित शामिल हैं:

उपयुक्त सब्सट्रेट (नीलम या SiC) पर GaN की परत जमा करना।
इसके ऊपर एक बहुक्रिस्टलीय SiO₂ मास्क परत जमा करना।
फोटोलिथोग्राफी और एचिंग का उपयोग करके GaN विंडो और SiO₂ मास्क स्ट्रिप्स का निर्माण करना।इसके बाद की वृद्धि के दौरान, GaN पहले खिड़कियों में लंबवत रूप से बढ़ता है और फिर SiO₂ स्ट्रिप्स पर पार्श्व रूप से बढ़ता है।

XKH का GaN-ऑन-सैफायर वेफर

4. पेंडेओ-एपिटैक्सी प्रौद्योगिकी

यह विधि सब्सट्रेट और एपिटैक्सियल परत के बीच जाली और तापीय बेमेल के कारण होने वाले जाली दोषों को काफी हद तक कम करती है, जिससे GaN क्रिस्टल की गुणवत्ता और भी बढ़ जाती है। इस विधि में निम्नलिखित चरण शामिल हैं:

दो चरणों वाली प्रक्रिया का उपयोग करके उपयुक्त सब्सट्रेट (6H-SiC या Si) पर GaN एपिटैक्सियल परत उगाना।
सबस्ट्रेट तक एपिटैक्सियल परत की चयनात्मक नक़्क़ाशी करके, वैकल्पिक स्तंभ (GaN/बफर/सबस्ट्रेट) और खाई संरचनाएं बनाना।
अतिरिक्त GaN परतों को विकसित करना, जो मूल GaN स्तंभों की पार्श्व दीवारों से पार्श्व रूप से विस्तारित होती हैं और खाइयों के ऊपर निलंबित होती हैं।चूंकि इसमें किसी मास्क का उपयोग नहीं किया जाता है, इसलिए GaN और मास्क सामग्री के बीच संपर्क नहीं होता है।

XKH का GaN-ऑन-सिलिकॉन वेफर

5. लघु-तरंगदैर्ध्य यूवी एलईडी एपिटैक्सियल सामग्रियों का विकास

यह यूवी-उत्तेजित फॉस्फोर-आधारित सफेद एलईडी के लिए एक ठोस आधार तैयार करता है। कई उच्च-दक्षता वाले फॉस्फोर यूवी प्रकाश द्वारा उत्तेजित हो सकते हैं, जो वर्तमान YAG:Ce प्रणाली की तुलना में उच्चतर प्रकाशीय दक्षता प्रदान करते हैं, जिससे सफेद एलईडी के प्रदर्शन में सुधार होता है।

6. मल्टी-क्वांटम वेल (एमक्यूडब्ल्यू) चिप प्रौद्योगिकी

MQW संरचनाओं में, प्रकाश उत्सर्जक परत के निर्माण के दौरान विभिन्न अशुद्धियों को मिलाकर अलग-अलग क्वांटम कुएं बनाए जाते हैं। इन कुओं से उत्सर्जित फोटॉनों के पुनर्संयोजन से सीधे सफेद प्रकाश उत्पन्न होता है। यह विधि प्रकाश दक्षता बढ़ाती है, लागत कम करती है और पैकेजिंग एवं सर्किट नियंत्रण को सरल बनाती है, हालांकि इसमें तकनीकी चुनौतियां अधिक होती हैं।

7. फोटॉन पुनर्चक्रण प्रौद्योगिकी का विकास

जनवरी 1999 में, जापान की सुमितोमो कंपनी ने ZnSe पदार्थ का उपयोग करके एक सफेद LED विकसित की। इस तकनीक में ZnSe सिंगल-क्रिस्टल सब्सट्रेट पर CdZnSe की पतली परत उगाई जाती है। विद्युतीकरण करने पर, यह परत नीली रोशनी उत्सर्जित करती है, जो ZnSe सब्सट्रेट के साथ परस्पर क्रिया करके पूरक पीली रोशनी उत्पन्न करती है, जिसके परिणामस्वरूप सफेद रोशनी बनती है। इसी प्रकार, बोस्टन विश्वविद्यालय के फोटोनिक्स अनुसंधान केंद्र ने सफेद रोशनी उत्पन्न करने के लिए एक नीले GaN-LED पर AlInGaP अर्धचालक यौगिक की परत चढ़ाई।

8. एलईडी एपिटैक्सियल वेफर प्रक्रिया प्रवाह

① एपिटैक्सियल वेफर निर्माण:
सबस्ट्रेट → संरचनात्मक डिज़ाइन → बफर परत का निर्माण → एन-टाइप GaN परत का निर्माण → MQW प्रकाश उत्सर्जक परत का निर्माण → पी-टाइप GaN परत का निर्माण → एनीलिंग → परीक्षण (फोटोल्यूमिनेसेंस, एक्स-रे) → एपिटैक्सियल वेफर

2. चिप निर्माण:
एपिटैक्सियल वेफर → मास्क डिजाइन और निर्माण → फोटोलिथोग्राफी → आयन एचिंग → एन-टाइप इलेक्ट्रोड (डिपोजिशन, एनीलिंग, एचिंग) → पी-टाइप इलेक्ट्रोड (डिपोजिशन, एनीलिंग, एचिंग) → डाइसिंग → चिप निरीक्षण और ग्रेडिंग।

ZMSH का GaN-on-SiC वेफर

पोस्ट करने का समय: 25 जुलाई 2025