LED-Epitaxialwafer bilden den Kern von LED-Geräten und bestimmen direkt die wichtigsten optoelektronischen Eigenschaften wie Emissionswellenlänge, Helligkeit und Vorspannung.Metall-organische chemische Dampfdeposition (MOCVD) spielt eine dominierende Rolle beim epitaxialen Wachstum von III-V- und II-VI-VerbundhalbleiternIm Folgenden sind einige technologische Fortschritte und Trends aufgeführt, die die Zukunft der LED-Epitaxie prägen.

1. Optimierung der Zwei-Stufen-Wachstumstechnik

Der kommerzielle Standard beinhaltet einen zweistufigen epitaxialen Wachstumsprozess.Die derzeitigen MOCVD-Reaktoren können nur eine begrenzte Anzahl von Substraten pro Zyklus aufnehmen, üblicherweise 6 Wafer, während 20-Wafer-Konfigurationen noch optimiert werdenDiese Einschränkung wirkt sich auf die Einheitlichkeit der Wafer aus.

• Skalierung:Entwicklung von Reaktoren, die höhere Waferlasten unterstützen, um die Kosten pro Einheit zu senken.

• Automatisierung:Schwerpunkt auf Werkzeugen mit einer einzigen Platte mit hoher Reproduzierbarkeit und Prozessautomation.

2Hydriddampfphase-Epitaxie (HVPE)

HVPE ermöglicht das schnelle Wachstum dicker GaN-Schichten mit geringer Schiebeverzerrungsdichte.Freistehende GaN-Folien, die von den ursprünglichen Substraten getrennt sind, könnten als Alternative zum Bulk-GaN dienen.Dennoch leidet HVPE unter schlechter Dickenkontrolle und korrosiven Nebenprodukten, die die Reinheit des Materials einschränken.

3Selektive oder laterale Epitaxialüberwucherung

Diese Methode verbessert die Kristallqualität erheblich, indem sie die Defektdichte in GaN-Schichten reduziert.gefolgt von einer polykristallinen SiO2-MaskeDie Fotolithographie und das Ätzen zeigen Fenster in der GaN-Schicht.

4Pendeo-Epitaxie zur Verringerung von Defekten

Pendeo-Epitaxie bietet eine Möglichkeit, Gitter- und thermische Fehlanpassungsfehler zu mildern.Pattern-Etzen erzeugt abwechselnde GaN-Säulen und GräbenstrukturenDiese Methode eliminiert die Notwendigkeit einer Maskenschicht und vermeidet Materialkontamination.

5. UV-LED-Materialentwicklung

Es werden Anstrengungen unternommen, um UV-LED-Materialien mit kurzer Wellenlänge zu entwickeln, die eine solide Grundlage für UV-aufgeregte weiße LEDs mit trichromatischen Phosphoren liefern.effizienter als herkömmliche YAG:Ce-basierte Systeme haben das Potenzial, die Lichtwirksamkeit deutlich zu verbessern.

6. Multi-Quantum Well (MQW) Chip-Technologie

MQW-Strukturen führen während des Wachstums Schichten mit unterschiedlichen Dopanten und Zusammensetzungen ein und erzeugen Quantenbrunnen, die Photonen unterschiedlicher Wellenlängen emittieren.Diese Technik ermöglicht eine direkte Ausstrahlung von weißem Licht und reduziert die Komplexität der Schaltkreis- und Paketgestaltung, obwohl es erhebliche Herausforderungen bei der Herstellung darstellt.

7. Photon-Recycling-Technologie

Sumitomo Electric entwickelte 1999 eine weiße LED mit ZnSe und CdZnSe. Das aus der CdZnSe-Schicht emittierte blaue Licht erregt das ZnSe-Substrat und erzeugt ergänzendes gelbes Licht.die zu einer weißen Emission führtÄhnlich erzielte die Universität Boston weißes Licht, indem sie AlInGaP über GaN-basierte blaue LEDs legte.

Prozessfluss von LED-Epitaxialwafern

Epitaxial Wachstum:
Substrat → Strukturentwurf → Pufferschicht → GaN-Schicht N-Typ → MQW-Emissionsschicht → GaN-Schicht P-Typ → Glühen → Optik-/Röntgenuntersuchung → Waferfertigung

Herstellung von Chips:
Wafer → Maskendesign & Lithographie → Ionenachstrichen → N-Elektroden-Deposition/Annealing → P-Elektroden-Deposition/Annealing → Dicing → Sortieren & Binning