LEDのエピタキシアルウエファは,LEDデバイスの核心を形成し,放出波長,明るさ,前向き電圧などの主要な光電子特性を直接決定します.金属有機化学蒸気沉着 (MOCVD) は,III-VおよびII-VI化合物半導体の上軸生長に主役を演じます下記はLEDエピタキシの未来を形作るいくつかの技術的進歩と傾向です.

1. 2段階成長技術の最適化

商用標準では2段階の表頭軸成長プロセスがありますが現在のMOCVD原子炉は,周期ごとに限られた数の基質のみを容量できる.通常は6個のウエファーで,20個のウエファの構成はまだ最適化中です.この制限は,ウエフルの均一性に影響を与える.将来の方向性には以下が含まれます:

• スケールアップユニットコストを削減するために より高いウエファー負荷に対応する 原子炉の開発

• 自動化高複製性とプロセスの自動化を持つ単板ツールに重点を置く.

2水素蒸気相エピタキシ (HVPE)

HVPEは,低スレッドデスロケーション密度で厚いGaN層の急速な成長を可能にします.これらのフィルムは,他の方法によってホモエピタキシアル成長のための基板として機能することができます.原材料から分離された独立系GaNフィルムは,大量GaNの代替として使用できる.しかし,HVPEは厚さ制御が不十分で,材料の純度を制限する腐食性副産物があります.

3選択的または横側上皮の過剰成長

この方法により,GaN層の欠陥密度を減らすことで,結晶の質が著しく向上する.GaN層はまず基板 (通常はサファイアまたはSiC) に堆積される.ポリ結晶型SiO2マスク層が続くフォトリトグラフィーとエッチングでは,GaN層の窓が露出する.その後,GaNはマスク全体に横向的に広がる前に,これらの窓に垂直に成長する.

4欠陥軽減のためのペンデオエピタキシー

ペンデオエピタクシーは,格子や熱不一致によって引き起こされる欠陥を緩和する方法を提示する.GaNは6H-SiCやSiのような基板で2段階のプロセスを用いて栽培される.パターンエッチングは GaN柱と溝の構造を交互に作り出しますこの方法はマスク層の必要性をなくし,材料の汚染を回避する.

5UVLED素材開発

短波長UVLED材料を開発する取り組みが進行中です.この材料は,三色光素を用いてUVに刺激された白色LEDの固い基盤を提供します.従来のYAGよりも効率が良い■Ceベースのシステムは,光効率を大幅に向上させる可能性があります.

6マルチ量子井 (MQW) チップ技術

MQW構造は成長中に異なるドーパントや組成物を持つ層を導入し,様々な波長を持つ光子を放出する量子井戸を作り出しますこの技術により,直接白色光が放出され,回路とパッケージ設計の複雑性が軽減されます.製造に相当な課題がある.

7フォトンリサイクル技術

Sumitomo Electricは1999年にZnSeとCdZnSeを用いて白色LEDを開発した.CdZnSe層から放出される青い光はZnSe基質を刺激し,補完的な黄色い光を生成する.白色放射を起こす同様にボストン大学では,GaNベースの青いLEDの上にAlInGaPを層にして白光を実現した.

LED エピタキシアル・ウェーフのプロセスフロー

エピタキシャル 成長
基板 → 構造設計 → バッファー層 → N型GaN層 → MQW型エミッション層 → P型GaN層 → 焼却 → 光学/X線検査 → ウェーファー完成

チップ製造:
ワッファー → マスクデザイン&リトグラフィー → イオンエッチング → N電極堆積/アニール → P電極堆積/アニール → 切断 → 整理&包装