ከኤልኢዲዎች የስራ መርህ፣ የኤፒታክሲያል ዋፈር ቁሳቁስ የኤልኢዲ ዋና አካል መሆኑ ግልፅ ነው። እንደ እውነቱ ከሆነ፣ እንደ የሞገድ ርዝመት፣ ብሩህነት እና ወደፊት ቮልቴጅ ያሉ ቁልፍ የኦፕቶኤሌክትሮኒክ መለኪያዎች በአብዛኛው የሚወሰኑት በኤፒታክሲያል ቁሳቁስ ነው። የኤፒታክሲያል ዋፈር ቴክኖሎጂ እና መሳሪያዎች ለማኑፋክቸሪንግ ሂደት ወሳኝ ናቸው፣ ሜታል-ኦርጋኒክ ኬሚካል ትነት ዲፖዚሽን (MOCVD) ደግሞ ቀጭን ነጠላ-ክሪስታል ንብርብሮችን የII-V፣ II-VI ውህዶችን እና ቅይጦቻቸውን ለማሳደግ ዋናው ዘዴ ነው። ከዚህ በታች በኤልኢዲ ኤፒታክሲያል ዋፈር ቴክኖሎጂ ውስጥ አንዳንድ የወደፊት አዝማሚያዎች አሉ።
1. የሁለት-ደረጃ የእድገት ሂደት መሻሻል
በአሁኑ ጊዜ የንግድ ምርት ባለ ሁለት ደረጃ የእድገት ሂደትን ይጠቀማል፣ ነገር ግን በአንድ ጊዜ ሊጫኑ የሚችሉ የንጣፎች ብዛት ውስን ነው። ባለ 6-ዋፈር ስርዓቶች የበሰሉ ቢሆኑም፣ ወደ 20 የሚጠጉ ዋፈርዎችን የሚያስተናግዱ ማሽኖች አሁንም በልማት ላይ ናቸው። የዋፈርዎችን ቁጥር መጨመር ብዙውን ጊዜ በኤፒታክሲያል ንብርብሮች ውስጥ በቂ ያልሆነ ወጥነት ያስከትላል። የወደፊት እድገቶች በሁለት አቅጣጫዎች ላይ ያተኩራሉ፡
- በአንድ የምላሽ ክፍል ውስጥ ተጨማሪ ንጣፎችን ለመጫን የሚያስችሉ ቴክኖሎጂዎችን ማዘጋጀት፣ ይህም ለትልቅ መጠን ምርት እና ለወጪ ቅነሳ የበለጠ ተስማሚ ያደርጋቸዋል።
- በከፍተኛ ሁኔታ በራስ-ሰር የሚሰሩ፣ ተደጋጋሚ የሆኑ ነጠላ-ዋፈር መሳሪያዎችን ማሻሻል።
2. የሃይድሮድ ትነት ፋዝ ኤፒታክሲ (HVPE) ቴክኖሎጂ
ይህ ቴክኖሎጂ ዝቅተኛ የመፈናቀል ጥግግት ያላቸው ወፍራም ፊልሞችን በፍጥነት እንዲያድጉ ያስችላል፣ ይህም ሌሎች ዘዴዎችን በመጠቀም ለሆሞኢፒታክሲያል እድገት እንደ ንጣፎች ሆኖ ሊያገለግል ይችላል። በተጨማሪም፣ ከንጣፉ የተለዩ የGaN ፊልሞች ለጅምላ GaN ነጠላ-ክሪስታል ቺፖች አማራጭ ሊሆኑ ይችላሉ። ሆኖም፣ HVPE እንደ ትክክለኛ ውፍረት ቁጥጥር እና በGaN የቁስ ንፅህና ላይ ተጨማሪ መሻሻልን የሚያደናቅፉ የዝገት ምላሽ ጋዞች ያሉ ጉዳቶች አሉት።
ሲ-ዶፔድ HVPE-GaN
(ሀ) የሲ-ዶፔድ HVPE-GaN ሬአክተር መዋቅር፤ (ለ) 800 μm- ውፍረት ያለው የሲ-ዶፔድ HVPE-GaN ምስል፤
(ሐ) በሲ-ዶፔድ HVPE-GaN ዲያሜትር ላይ የነፃ ተሸካሚ ክምችት ስርጭት
3. የተመረጠ የኤፒታክሲያል እድገት ወይም የጎን ኤፒታክሲያል እድገት ቴክኖሎጂ
ይህ ዘዴ የመፈናቀል ጥግግትን የበለጠ ሊቀንስ እና የ GaN ኤፒታክሲያል ንብርብሮችን የክሪስታል ጥራት ሊያሻሽል ይችላል። ሂደቱ የሚከተሉትን ያካትታል፡
- የ GaN ንብርብርን ተስማሚ በሆነ ንጣፍ (ሰንፔር ወይም ሲሲ) ላይ ማስቀመጥ።
- የፖሊክሪስታሊን SiO₂ ጭምብል ንብርብር ከላይ በማስቀመጥ ላይ።
- የፎቶሊቶግራፊ እና የGaN መስኮቶችን እና የSiO₂ ጭንብል መስመሮችን ለመፍጠር ኢቺንግ መጠቀም።በቀጣይ እድገት ወቅት፣ GaN በመጀመሪያ በመስኮቶቹ ላይ በአቀባዊ ከዚያም በSiO₂ መስመሮች ላይ በጎን ያድጋል።
የXKH's GaN-on-Sapphire wafer
4. የፔንዴኦ-ኤፒታክሲ ቴክኖሎጂ
ይህ ዘዴ በንጣፍ እና በኤፒታክሲያል ንብርብር መካከል ባለው የጥልፍልፍ እና የሙቀት አለመመጣጠን ምክንያት የሚከሰቱ የጥልፍልፍ ጉድለቶችን በእጅጉ ይቀንሳል፣ ይህም የGaN ክሪስታል ጥራትን የበለጠ ያሻሽላል። ደረጃዎቹ የሚከተሉትን ያካትታሉ፡
- ባለ ሁለት ደረጃ ሂደትን በመጠቀም ተስማሚ በሆነ ንጣፍ (6H-SiC ወይም Si) ላይ የGaN ኤፒታክሲያል ንብርብር ማሳደግ።
- የኤፒታክሲያል ንብርብርን ወደ ታችኛው ክፍል በመምጠጥ፣ ተለዋጭ ምሰሶ (GaN/buffer/substrate) እና የቦይ መዋቅሮችን በመፍጠር።
- ከመጀመሪያዎቹ የGaN ምሰሶዎች ጎን ለጎን የሚዘረጉ ተጨማሪ የGaN ንብርብሮች በጉድጓዶቹ ላይ ተንጠልጥለዋል።ምንም አይነት ጭምብል ጥቅም ላይ ስለማይውል፣ ይህ በGaN እና በጭምብል ቁሶች መካከል ያለውን ግንኙነት ያስወግዳል።
የXKH GaN-on-Silicon wafer
5. የአጭር ሞገድ UV LED ኤፒታክሲያል ቁሶች ልማት
ይህ ለ UV-excited phosphor-based white LEDs ጠንካራ መሰረት ይጥላል። ብዙ ከፍተኛ ብቃት ያላቸው ፎስፈረስዎች በ UV ብርሃን ሊደሰቱ ይችላሉ፣ ይህም ከአሁኑ YAG:Ce ስርዓት የበለጠ ብሩህነት ያለው ቅልጥፍናን ይሰጣሉ፣ በዚህም የነጭ LED አፈፃፀምን ያሻሽላሉ።
6. ባለብዙ-ኳንተም ጉድጓድ (MQW) ቺፕ ቴክኖሎጂ
በMQW መዋቅሮች ውስጥ፣ የተለያዩ ብክለቶች የብርሃን አመንጪ ንብርብር እድገት ወቅት ይወሰዳሉ፣ ይህም የተለያዩ የኳንተም ጉድጓዶችን ይፈጥራል። ከእነዚህ ጉድጓዶች የሚወጡት የፎቶኖች ዳግም ውህደት በቀጥታ ነጭ ብርሃን ይፈጥራል። ይህ ዘዴ የብርሃን ቅልጥፍናን ያሻሽላል፣ ወጪዎችን ይቀንሳል እና የማሸጊያ እና የወረዳ ቁጥጥርን ያቃልላል፣ ምንም እንኳን የበለጠ ቴክኒካዊ ፈተናዎችን ቢያመጣም።
7. የ"ፎቶን ሪሳይክል" ቴክኖሎጂ ልማት
በጥር 1999 የጃፓን ሱሚቶሞ የዚንሴ ቁሳቁስን በመጠቀም ነጭ ኤልኢዲ ፈጠረ። ቴክኖሎጂው በዚንሴ ነጠላ-ክሪስታል ንጣፍ ላይ የሲዲዚንሴ ቀጭን ፊልም ማብቀልን ያካትታል። ፊልሙ በኤሌክትሪክ ሲሰራ ሰማያዊ ብርሃን ያመነጫል፣ ይህም ከዚንሴ ንጣፍ ጋር በመገናኘት ተጓዳኝ ቢጫ ብርሃን ይፈጥራል፣ ይህም ነጭ ብርሃን ያስከትላል። በተመሳሳይ፣ የቦስተን ዩኒቨርሲቲ የፎቶኒክስ ምርምር ማዕከል ነጭ ብርሃን ለማመንጨት የAlInGaP ሴሚኮንዳክተር ውህድ በሰማያዊ GaN-LED ላይ አከማችቷል።
8. የ LED ኤፒታክሲያል ዋፈር ሂደት ፍሰት
① ኤፒታክሲያል ዋፈር ማምረቻ፡
የንዑስ ክፍል → የመዋቅር ዲዛይን → የቡፌር ንብርብር እድገት → N-አይነት GaN ንብርብር እድገት → MQW ብርሃን የሚያመነጭ የንብርብር እድገት → P-አይነት GaN ንብርብር እድገት → አኒሊንግ → ሙከራ (ፎቶሉሚኔሴንስ፣ ኤክስሬይ) → ኤፒታክሲያል ዋፈር
② ቺፕ ማምረቻ፡
ኤፒታክሲያል ዋፈር → የጭንብል ዲዛይን እና ማምረቻ → ፎቶሊቶግራፊ → የአዮን መቅረጽ → ኤን-አይነት ኤሌክትሮድ (መቀነስ፣ ማቃጠል፣ ማቃጠል) → ፒ-አይነት ኤሌክትሮድ (መቀነስ፣ ማቃጠል፣ ማቃጠል) → ዲሲንግ → ቺፕ ፍተሻ እና ደረጃ ማውጣት።
የZMSH GaN-on-SiC ዋፈር
የፖስታ ሰዓት፡ ጁላይ-25-2025