Cyflwyno gwybodaeth wafferi epitacsiol ar gyfer LED

- Feb 13, 2021-

Mae'r broses gynhyrchu o wafferi epitacsiol yn gymhleth iawn. Ar ôl lledaenu'r wafferi epitacsial, dewisir naw pwynt ar hap i'w profi ar bob tonnau epitacsiol. Mae'r cynhyrchion sy'n bodloni'r gofynion yn gynhyrchion da, ac mae'r lleill yn gynhyrchion diffygiol (gwyriad foltedd mawr, donfedd fer neu donfedd fer). Rhy hir, ac ati). Bydd wafferi epitacsiol o ansawdd da yn dechrau gwneud electrodau (P pole, N pole), ac yna'n defnyddio wafferi epitacsig torri laser, ac yna didoli 100%, yn ôl gwahanol folteddau, tonnau, a disgleirdeb ar gyfer didoli cwbl awtomataidd, hynny yw, ffurfio sglodion dan arweiniad (sglodion sgwâr). Yna mae angen i ni gynnal arolygiad gweledol i roi trefn ar yr electrodau diffygiol neu wedi'u gwisgo. Dyma'r grisialau gwasgaredig y tu ôl iddynt. Ar hyn o bryd, mae sglodion ar y ffilm las nad ydynt yn bodloni'r gofynion llongau arferol, sy'n naturiol yn dod yn ddarnau ochr neu'n ddarnau crai. Nid yw wafferi epitacsiol diffygiol (yn bennaf am nad yw rhai paramedrau'n bodloni'r gofynion) yn cael eu defnyddio i wneud wafferi sgwâr, ond yn gwneud electrodau'n uniongyrchol (P pole, N pole), ac nid ydynt yn cyflawni is-arolygiad, sef y cylch LED ar y farchnad pieces ar hyn o bryd (mae pethau da hefyd, megis darnau sgwâr, etc. ).


Yn bennaf, mae gweithgynhyrchwyr Semiconductor yn defnyddio wafferi Si wedi'u cwrteisi (P) ac epitacsial Si wafers fel deunyddiau crai ar gyfer ICs. Dechreuwyd defnyddio wafferi Epitacsiol ar ddechrau'r 1980au. Maent yn cynnwys rhai nodweddion trydanol nad oes gan PWs safonol lawer o ddiffygion wyneb/arwyneb agos a gyflwynwyd yn ystod twf grisial a phrosesu wafferi dilynol.


Yn hanesyddol, cynhyrchwyd wafferi epitacsiol gan weithgynhyrchwyr Si wafferi a'u defnyddio at eu defnydd eu hunain. Nid oedd y swm a ddefnyddiwyd mewn ICs yn fawr. Roedd angen adneuo un haen Si grisial denau ar wyneb yr un tonnau Si grisial. Yn gyffredinol, trwch yr haen epitacsiol yw 2-20μm, a drwch yr is-set Si yw 610μm (darn dieeter 150mm a 725μm (darn 200mm).


Gall dyddodion epitacsial brosesu nifer o wafferi ar y tro (ar yr un pryd), neu brosesu un waffer. Gall yr adweithydd monolithig gynhyrchu'r haen epitacsiol o'r ansawdd gorau (trwch da, unffurfiaeth gwrthsefyll, ac ychydig o ddiffygion); defnyddir y tonnau epitacsiol hwn i gynhyrchu cynhyrchion "blaenllaw" 150mm a phob cynnyrch 200 mm pwysig.


Cynhyrchion estynedig


Defnyddir cynhyrchion epitacs mewn 4 ardal. mae semenwyr ocsid metel cyflenwol CMOS yn cefnogi prosesau arloesol sy'n gofyn am feintiau dyfeisiau bach. Cynhyrchion CMOS yw'r maes ymgeisio mwyaf o wafferi epitacsiol ac fe'u defnyddir gan weithgynhyrchwyr IC ar gyfer prosesau dyfeisiau nad ydynt yn adenilladwy, gan gynnwys cof fflach a DRAM (cof mynediad ar hap deinamig) ar gyfer microbrosesydd a sglodion rhesymeg, yn ogystal â cheisiadau am gof. Defnyddir semenwyr ar wahân i weithgynhyrchu cydrannau sy'n gofyn am nodweddion Si manwl gywir. Mae'r categori "egsotig" o semenwyr yn cynnwys rhai cynhyrchion arbennig sy'n defnyddio deunyddiau nad ydynt yn rhai Si, y mae llawer ohonynt yn defnyddio deunyddiau semeiconau cyfansawdd i'w cynnwys yn yr haen epitacsiol. Mae'r semenwyrydd claddedig wedi'u hynysu'n gorfforol gan y rhanbarthau sydd wedi'u dopio'n drwm yn yr elfen drosi deubegynol, sydd hefyd yn cael ei adneuo wrth brosesu epitacsiol.


Ar hyn o bryd, mae wafferi epitacsial yn cyfrif am 1/3 o wafferi 200 mm. Yn 2000, gan gynnwys yr haen gladdedig, roedd CMOS a ddefnyddiwyd ar gyfer dyfeisiau rhesymeg yn cyfrif am 69% o'r holl wafferi epitacsiol, DRAM oedd 11%, ac roedd dyfeisiau ar wahân yn cyfrif am 20%. Erbyn 2005, bydd rhesymeg CMOS yn cyfrif am 55%, bydd DRAM yn cyfrif am 30%, a bydd dyfeisiau ar wahân yn cyfrif am 15%.


Deunydd tonnau-is-set epitacsiol LED


Deunydd is-set yw conglfaen datblygiad technolegol y diwydiant goleuadau semeiconau. Mae gwahanol ddeunyddiau is-set yn gofyn am dechnoleg twf epitacsiol wahanol, technoleg prosesu sglodion a thechnoleg pecynnu dyfeisiau. Mae'r deunydd is-set yn pennu llwybr datblygu technoleg goleuadau semeiconau. Mae'r dewis o ddeunydd is-set yn dibynnu'n bennaf ar y naw agwedd ganlynol:


1. Mae nodweddion strwythurol da, strwythur grisial y deunydd epitacsiol a'r is-set yr un fath neu'n debyg, mae'r camgymhariad cyson delin yn fach, mae'r perfformiad crisialaidd yn dda, ac mae'r dwysedd diffygiol yn fach;


2, nodweddion rhyngwyneb da, sy'n ffafriol i gnewyllyn deunyddiau epitacsiol ac ansoddi cryf;


3, sefydlogrwydd cemegol da, nid yw'n hawdd ei ddatgysylltu a'i lygru yn nhysgwydd ac awyrgylch twf epitacsiol;


4. Perfformiad thermol da, gan gynnwys dargludedd thermol da a chamgymhariad thermol bach;


5, dargludedd da, y gellir ei wneud i fyny ac i lawr strwythur;


6, perfformiad optegol da, nid yw'r golau sy'n cael ei oller gan y ddyfais a weithgynhyrchwyd yn cael ei amsugno fawr ddim gan yr is-set;


7. Eiddo mecanyddol da, prosesu dyfeisiau'n hawdd, gan gynnwys teneuo, cwrteisi a thorri;


8. Pris isel;


9. Yn gyffredinol, mae maint mawr yn gofyn am ddieeter heb fod yn llai na 2 fodfedd.


Mae'r dewis o is-set yn anodd iawn i fodloni'r naw agwedd uchod ar yr un pryd. Felly, ar hyn o bryd, yr unig ffordd o addasu i ddatblygu a chynhyrchu dyfeisiau allyrru golau semeiconau ar wahanol is-setiau yw drwy newidiadau mewn technoleg twf epitacsiol ac addasu technegau prosesu dyfeisiau. Defnyddir llawer o ddeunyddiau is-set ar gyfer ymchwil nitride galsiwm, ond ar hyn o bryd dim ond tair is-set y gellir eu defnyddio ar gyfer cynhyrchu, sef sapphire Al2O3 ac is-setiau siC carbide silicon ac is-setiau Si.


Rhaid i werthusiad o'r deunydd is-set ystyried y ffactorau canlynol:


1. Mae'r strwythur sy'n cyfateb i'r is-set a'r ffilm epitacsiol: strwythur grisial y deunydd epitacsiol a'r deunydd is-set yr un fath neu'n debyg, mae'r camgymhariad cyson yn fach, mae'r perfformiad crisialu'n dda, ac mae'r dwysedd diffygiol yn isel;


2. Paru cyfernod ehangu thermol yr is-set a'r ffilm epitacsiol: mae paru'r cyfernod ehangu thermol yn bwysig iawn. Gall y gwahaniaeth mawr yn y cyfernod ehangu thermol rhwng y ffilm epitacsial a'r deunydd is-set nid yn unig leihau ansawdd y ffilm epitacsiol, ond hefyd achosi cynhyrchu gwres yn ystod proses waith y ddyfais. Ac achosi niwed i'r ddyfais;


3. Mae sefydlogrwydd cemegol yr is-set a'r ffilm epitacsiol yn cyfateb: rhaid i'r deunydd is-set fod â sefydlogrwydd cemegol da, ac nid yw'n hawdd dadgodio a llygru yn nhythedd ac awyrgylch y twf epitacsiol, ac ni ellir lleihau ansawdd y ffilm epitacsiol oherwydd yr adwaith cemegol gyda'r ffilm epitacsiol ;


4. Anhawster paratoi deunydd a lefel y gost: Gan ystyried anghenion datblygu diwydiannol, mae paratoi deunyddiau is-set yn gofyn am syml, ac ni ddylai'r gost fod yn uchel. Yn gyffredinol, nid yw maint yr is-set yn llai na 2 fodfedd.


Mae llawer o ddeunyddiau is-set yn cael eu defnyddio ar hyn o bryd ar gyfer LEDs sy'n seiliedig ar GaN, ond ar hyn o bryd dim ond tri math o is-setiau y gellir eu defnyddio ar gyfer masnach, sef sapphire a charbide silicon ac is-setiau silicon. Mae is-setiau eraill fel GaN a ZnO yn dal i fod yn y cam ymchwil a datblygu, ac mae llawer i'w wneud o hyd cyn diwydiannu.


Gallium Nitride:


Yr is-set fwyaf delfrydol ar gyfer twf GaN yw gaN un deunydd grisial, sy'n gallu gwella ansawdd crisial ffilm epitacsiol yn sylweddol, lleihau dwysedd dadleoli, cynyddu bywyd gwaith dyfeisiau, cynyddu effeithlonrwydd lyminol, a chynyddu dwysedd presennol gweithredu dyfeisiau. Fodd bynnag, mae'n anodd iawn paratoi grisialau sengl swmpus GaN, hyd yma nid oes dull effeithiol.


Zinc ocsid:


Gall ZnO ddod yn is-set ymgeiswyr ar gyfer epitacsi GaN oherwydd bod gan y ddau debygrwydd trawiadol iawn. Mae strwythur grisial y ddau yr un fath, mae'r gydnabyddiaeth delin yn fach iawn, ac mae'r bwlch band yn agos (mae gwerth terfynu'r band yn fach, ac mae'r rhwystr cyswllt yn fach). Fodd bynnag, gwendid angheuol ZnO fel is-set epitacsiol GaN yw ei bod yn hawdd ei ddatgysylltu a'i lygru yn nhysgwydd ac awyrgylch twf epitacsiol GaN. Ar hyn o bryd, ni ellir defnyddio deunyddiau semeiconau ZnO i weithgynhyrchu dyfeisiau optoelectronig na dyfeisiau electronig tymheredd uchel. Y prif reswm yw na all ansawdd y deunyddiau gyrraedd lefel y ddyfais ac nad yw'r broblem o dopio math P wedi'i datrys mewn gwirionedd. Nid yw'r offer sy'n addas ar gyfer twf deunyddiau semenwyryddion sy'n seiliedig ar ZnO wedi'i ddatblygu'n llwyddiannus.


Sapphire:


"Yr is-set fwyaf cyffredin ar gyfer twf GaN yw Al2O3. Ei fanteision yw sefydlogrwydd cemegol da, dim amsugno golau gweladwy, pris cymedrol, a thechnoleg gweithgynhyrchu gymharol aeddfed. Er nad yw dargludedd thermol gwael yn cael ei amlygu yng weithrediad bach presennol y ddyfais, mae'r broblem yn amlwg iawn o dan weithrediad presennol uchel y ddyfais bŵer.


Carbide Silicon:


Mae cymhwyso SiC fel deunydd is-set yn ail yn unig i sapphire. Ar hyn o bryd, mae'r Athro Jiang Fengyi o Tsieina Jingneng Optoelectroneg wedi tyfu wafferi epitacsig LED y gellir eu defnyddio i'w cynnal ar is-setiau Si. Mae'r is-set Si yn well na sapphire o ran dargludedd thermol a sefydlogrwydd, ac mae'r pris yn llawer is na sapphire. Mae'n is-set addawol iawn. Mae gan is-set SiC sefydlogrwydd cemegol da, dargludedd trydanol da, dargludedd thermol da, ac nid yw'n amsugno golau gweladwy, ond mae'r diffygion hefyd yn amlwg. Er enghraifft, mae'r pris yn rhy uchel, mae'n anodd cyrraedd lefel Al2O3 ac Si, ac mae'r perfformiad prosesu mecanyddol yn gymharol wael. Yn ogystal, mae'r is-set SiC yn amsugno golau uwchfioled o dan 380 o nanomedrau, ac nid yw'n addas ar gyfer datblygu LEDs uwchfioled o dan 380 o nanomedrau. Oherwydd dargludedd trydanol a thermol buddiol yr is-set SiC, gall ddatrys problem datgysylltu gwres dyfeisiau LED GaN yn well, felly mae'n byw mewn sefyllfa bwysig ym maes technoleg goleuadau semeiconau.


O'i gymharu â sapphire, mae'r gwaith o baru ffilm epitacsial SiC a GaN yn cael ei wella. Yn ogystal, mae gan SiC briodweddau allyrru golau glas ac mae'n ddeunydd ymwrthedd isel. Gellir gwneud electrodau i'w gwneud yn bosibl profi ffilm epitacsiol y ddyfais cyn pecynnu, sy'n gwella cystadleurwydd SiC fel deunydd is-set. Gan fod strwythur haenog SiC yn hawdd ei glyfar, gellir cael arwyneb clyfar o ansawdd uchel rhwng yr is-set a'r ffilm epitacsiol, a fydd yn symleiddio strwythur y ddyfais yn fawr; ond ar yr un pryd, oherwydd ei strwythur haenog, mae problem yn aml ar wyneb yr is-set. Mae'r ffilm epitacsial yn cyflwyno nifer fawr o ddiffygion mewn camau.


Rhaid rhoi'r nod o sicrhau effeithlonrwydd lyminos ar LEDs is-set GaN er mwyn sicrhau cost isel, a gwireddu effeithlonrwydd uchel, ardal fawr, lamp sengl a phŵer uchel drwy is-set GaN, yn ogystal â symleiddio technoleg prosesau a'r gyfradd gynnyrch fawr. Wella. Unwaith y daw goleuadau semeiconau yn realiti, nid yw ei arwyddocâd yn llai na dyfeisiad Edison o'r lamp golygfeydd. Unwaith y bydd datblygiadau arloesol yn cael eu gwneud mewn meysydd technegol allweddol fel is-setiau, bydd ei broses ddiwydiannu yn gwneud cynnydd mawr


Pâr o:Gwybodaeth am bŵer gyriant LED Nesaf:Dosbarthiad cynnyrch LED