समाचार - एलईडी एपिटैक्सियल वेफर्स के तकनीकी सिद्धांत और प्रक्रियाएं

एलईडी के कार्य सिद्धांत से यह स्पष्ट है कि एपिटैक्सियल वेफर पदार्थ एलईडी का मुख्य घटक है। वास्तव में, तरंगदैर्घ्य, चमक और अग्र वोल्टेज जैसे प्रमुख ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक पैरामीटर काफी हद तक एपिटैक्सियल पदार्थ द्वारा निर्धारित होते हैं। एपिटैक्सियल वेफर तकनीक और उपकरण निर्माण प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण हैं, जिसमें धातु-कार्बनिक रासायनिक वाष्प निक्षेपण (MOCVD) III-V, II-VI यौगिकों और उनके मिश्रधातुओं की पतली एकल-क्रिस्टल परतों के निर्माण की प्राथमिक विधि है। नीचे एलईडी एपिटैक्सियल वेफर तकनीक में कुछ भविष्य के रुझान दिए गए हैं।

1. दो-चरणीय विकास प्रक्रिया में सुधार

वर्तमान में, व्यावसायिक उत्पादन में दो-चरणीय वृद्धि प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है, लेकिन एक साथ लोड किए जा सकने वाले सबस्ट्रेट्स की संख्या सीमित है। हालाँकि 6-वेफर प्रणालियाँ परिपक्व हो चुकी हैं, लगभग 20 वेफरों को संभालने वाली मशीनें अभी भी विकास के चरण में हैं। वेफरों 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 सब्सट्रेट्स को लोड करने की अनुमति दें, जिससे वे बड़े पैमाने पर उत्पादन और लागत में कमी के लिए अधिक उपयुक्त बन सकें।
अत्यधिक स्वचालित, दोहराए जाने योग्य एकल-वेफर उपकरण को उन्नत करना।

2. हाइड्राइड वाष्प चरण एपिटैक्सी (एचवीपीई) प्रौद्योगिकी

यह तकनीक कम विस्थापन घनत्व वाली मोटी फिल्मों के तीव्र विकास को सक्षम बनाती है, जो अन्य विधियों का उपयोग करके होमियोएपिटैक्सियल वृद्धि के लिए सब्सट्रेट के रूप में काम कर सकती हैं। इसके अतिरिक्त, सब्सट्रेट से अलग की गई GaN फिल्में थोक GaN एकल-क्रिस्टल चिप्स का विकल्प बन सकती हैं। हालाँकि, HVPE में कुछ कमियाँ हैं, जैसे कि सटीक मोटाई नियंत्रण में कठिनाई और संक्षारक प्रतिक्रिया गैसें जो GaN पदार्थ की शुद्धता में और सुधार में बाधा डालती हैं।

Si-डोप्ड HVPE-GaN

(क) Si-डोपेड HVPE-GaN रिएक्टर की संरचना; (ख) 800 μm- मोटी Si-डोपेड HVPE-GaN की छवि;

3. चयनात्मक एपिटैक्सियल ग्रोथ या लेटरल एपिटैक्सियल ग्रोथ तकनीक

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 शामिल हैं:

एक उपयुक्त सब्सट्रेट (नीलम या SiC) पर GaN परत जमा करना।
शीर्ष पर पॉलीक्रिस्टलाइन SiO₂ मास्क परत जमा करना।
GaN विंडो और SiO₂ मास्क स्ट्रिप्स बनाने के लिए फोटोलिथोग्राफी और एचिंग का उपयोग करना।बाद की वृद्धि के दौरान, GaN पहले खिड़कियों में लंबवत बढ़ता है और फिर SiO₂ पट्टियों पर पार्श्व रूप से बढ़ता है।

XKH का GaN-on-Sapphire वेफर

4. पेंडेओ-एपिटैक्सी तकनीक

यह विधि सब्सट्रेट और एपिटैक्सियल परत के बीच जाली और तापीय बेमेल के कारण होने वाले जाली दोषों को उल्लेखनीय रूप से कम करती है, जिससे GaN क्रिस्टल की गुणवत्ता और भी बेहतर हो जाती है। इसमें शामिल चरण हैं:

दो-चरणीय प्रक्रिया का उपयोग करके एक उपयुक्त सब्सट्रेट (6H-SiC या Si) पर GaN एपिटैक्सियल परत विकसित करना।
सब्सट्रेट तक एपिटैक्सियल परत की चयनात्मक नक्काशी करना, वैकल्पिक स्तंभ (GaN/बफर/सब्सट्रेट) और खाई संरचनाओं का निर्माण करना।
अतिरिक्त GaN परतें विकसित करना, जो मूल GaN स्तंभों की पार्श्व दीवारों से पार्श्व में विस्तारित होती हैं, खाइयों के ऊपर लटकी हुई हैं।चूंकि इसमें किसी मास्क का उपयोग नहीं किया जाता, इसलिए GaN और मास्क सामग्रियों के बीच संपर्क से बचा जाता है।

XKH का GaN-ऑन-सिलिकॉन वेफर

5. लघु-तरंगदैर्ध्य यूवी एलईडी एपिटैक्सियल सामग्रियों का विकास

यह यूवी-उत्तेजित फॉस्फोर-आधारित श्वेत एलईडी के लिए एक ठोस आधार तैयार करता है। कई उच्च-दक्षता वाले फॉस्फोर यूवी प्रकाश द्वारा उत्तेजित किए जा सकते हैं, जिससे वर्तमान YAG:Ce प्रणाली की तुलना में उच्च चमकदार दक्षता प्राप्त होती है, जिससे श्वेत एलईडी का प्रदर्शन बेहतर होता है।

6. मल्टी-क्वांटम वेल (MQW) चिप प्रौद्योगिकी

एमक्यूडब्ल्यू संरचनाओं में, प्रकाश उत्सर्जक परत के विकास के दौरान विभिन्न अशुद्धियों को डोप करके विभिन्न क्वांटम कुएँ बनाए जाते हैं। इन कुओं से उत्सर्जित फोटॉनों के पुनर्संयोजन से सीधे श्वेत प्रकाश उत्पन्न होता है। यह विधि प्रकाश दक्षता में सुधार करती है, लागत कम करती है, और पैकेजिंग एवं परिपथ नियंत्रण को सरल बनाती है, हालाँकि इसमें तकनीकी चुनौतियाँ भी अधिक हैं।

7. “फोटॉन रीसाइक्लिंग” तकनीक का विकास

जनवरी 1999 में, जापान की सुमितोमो कंपनी ने ZnSe पदार्थ का उपयोग करके एक सफ़ेद एलईडी विकसित की। इस तकनीक में ZnSe एकल-क्रिस्टल सब्सट्रेट पर CdZnSe की एक पतली फिल्म विकसित की जाती है। विद्युतीकरण के समय, यह फिल्म नीला प्रकाश उत्सर्जित करती है, जो ZnSe सब्सट्रेट के साथ क्रिया करके पूरक पीला प्रकाश उत्पन्न करता है, जिससे सफ़ेद प्रकाश उत्पन्न होता है। इसी प्रकार, बोस्टन विश्वविद्यालय के फोटोनिक्स अनुसंधान केंद्र ने सफ़ेद प्रकाश उत्पन्न करने के लिए एक नीले GaN-LED पर AlInGaP अर्धचालक यौगिक को संयोजित किया।

8. एलईडी एपिटैक्सियल वेफर प्रक्रिया प्रवाह

① एपिटैक्सियल वेफर निर्माण:
सब्सट्रेट → संरचनात्मक डिज़ाइन → बफर परत वृद्धि → N-प्रकार GaN परत वृद्धि → MQW प्रकाश उत्सर्जक परत वृद्धि → P-प्रकार GaN परत वृद्धि → एनीलिंग → परीक्षण (फोटोल्यूमिनेसेंस, एक्स-रे) → एपिटैक्सियल वेफर

2 चिप निर्माण:
एपीटैक्सियल वेफर → मास्क डिजाइन और निर्माण → फोटोलिथोग्राफी → आयन एचिंग → एन-प्रकार इलेक्ट्रोड (निक्षेपण, एनीलिंग, एचिंग) → पी-प्रकार इलेक्ट्रोड (निक्षेपण, एनीलिंग, एचिंग) → डाइसिंग → चिप निरीक्षण और ग्रेडिंग।

ZMSH का GaN-on-SiC वेफर

पोस्ट करने का समय: जुलाई-25-2025