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LED外延片成长工艺的解决方案

LED外延片成长工艺的解决方案

    今天来探讨LED外延片的成长工艺,早期在小积体电路时代,每一个6?的外延片上制作数以千计的芯片,现在次微米线宽的大型VLSI,每一个8?的外延片上也只能完成一两百个大型芯片。外延片的制造虽动?投资数百亿,但却是所有电子工业的基础。
  硅晶柱的长成,首先需要将纯度相当高的硅矿放入熔炉中,并加入预先设定好的金属物质,使产生出来的硅晶柱拥有要求的电性特质,接着需要将所有物质融化后再长成单晶的硅晶柱,以下将对所有晶柱长成制程做介绍:
  长晶主要程式:
  1、融化(MELtDown)
  此过程是将置放于石英坩锅内的块状复晶硅加热制高于摄氏1420度的融化温度之上,此阶段中最重要的参数为坩锅的位置与热量的供应,若使用较大的功率来融化复晶硅,石英坩锅的寿命会降低,反之功率太低则融化的过程费时太久,影响整体的产能。
  2、颈部成长(Neck Growth)
  当硅融浆的温度稳定之后,将方向的晶种渐渐注入液中,接着将晶种往上拉升,并使直径缩小到一定(约6mm),维持此直径并拉长10-20cm,以消除晶种内的排差(dislocation),此种零排差(dislocation-free)的控制主要为将排差局限在颈部的成长。
  3、晶冠成长(Crown Growth)
  长完颈部后,慢慢地降低拉速与温度,使颈部的直径逐渐增加到所需的大小。
  4、晶体成长(Body Growth)
  利用拉速与温度变化的调整来迟维持固定的晶棒直径,所以坩锅必须不断的上升来维持固定的液面高度,于是由坩锅传到晶棒及液面的辐射热会逐渐增加,此辐射热源将致使固业介面的温度梯度逐渐变小,所以在晶棒成长阶段的拉速必须逐渐地降低,以避免晶棒扭曲的现象产生。
  5、尾部成长(Tail Growth)
  当晶体成长到固定(需要)的长度后,晶棒的直径必须逐渐地缩小,直到与液面分开,此乃避免因热应力造成排差与滑移面现象。
  切割:
  晶棒长成以后就可以把它切割成一片一片的,也就是外延片。芯片, 圆片,是半导体元件“芯片或“芯片的基材,从拉伸长出的高纯度硅元素晶柱 (Crystal Ingot)上,所切下之圆形薄片称为外延片(外延片)。
  磊晶:
  砷化?磊晶依制程的不同,可分为LPE(液相磊晶)、MOCVD(有机金属气相磊晶)及MBE(分子束磊晶)。LPE的技术较低,主要用于一般的发光二极体,而MBE的技术层次较高,容易成长极薄的磊晶,且纯度高,平整性好,但量产能力低,磊晶成长速度慢。MOCVD除了纯度高,平整性好外,量产能力及磊晶成长速度亦较MBE为快,所以现在大都以MOCVD来生产。
  其过程首先是将GaAs衬底放入昂贵的有机化学汽相沉积炉(简MOCVD,又称外延炉),再通入III、II族金属元素的烷基化合物(甲基或乙基化物)蒸气与非金属(V或VI族元素)的氢化物(或烷基物)气体,在高温下,发生热解反应,生成III-V或II-VI族化合物沉积在衬底上,生长出一层厚度仅几微米(1毫米=1000微米)的化合物半导体外延层。长有外延层的GaAs片也就是常称的外延片。外延片经芯片加工后,通电就能发出?色很纯的单色光,如红色、黄色等。不同的材料、不同的生长条件以及不同的外延层结构都可以改变发光的?色和亮度。其实,在几微米厚的外延层中,真正发光的也仅是其中的几百纳米(1微米=1000纳米)厚的量子阱结构。
  反应式: Ga(CH3)3 PH3= GaP3CH4