Wafer epitaxial LED membentuk inti dari perangkat LED, secara langsung menentukan sifat optoelektronik utama seperti panjang gelombang emisi, kecerahan, dan tegangan ke depan.Metal-Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) memainkan peran dominan dalam pertumbuhan epitaxial dari semikonduktor senyawa III-V dan II-VIDi bawah ini adalah beberapa kemajuan teknologi dan tren yang membentuk masa depan LED epitaxy.

1. Optimalisasi Teknik Pertumbuhan Dua Langkah

Standar komersial melibatkan proses pertumbuhan epitaxial dua langkah.Reaktor MOCVD saat ini hanya dapat menampung sejumlah substrat terbatas per siklus, biasanya 6 wafer, sementara konfigurasi 20 wafer masih dalam tahap optimalisasi.. keterbatasan ini mempengaruhi keseragaman di seluruh wafer. arah masa depan termasuk:

• Meningkatkan skala:Mengembangkan reaktor yang mendukung beban wafer yang lebih tinggi untuk mengurangi biaya per unit.

• Otomasi:Penekanan pada alat single-wafer dengan reproduksi tinggi dan otomatisasi proses.

2. Epitaxi Fase Uap Hidrid (HVPE)

HVPE memungkinkan pertumbuhan cepat lapisan GaN tebal dengan kepadatan dislokasi benang rendah.film GaN berdiri sendiri yang dipisahkan dari substrat asli dapat berfungsi sebagai alternatif untuk GaN massalNamun, HVPE menderita kontrol ketebalan yang buruk dan produk sampingan korosif, yang membatasi kemurnian bahan.

3. Selektif atau lateral Epitaxial Overgrowth

Metode ini secara signifikan meningkatkan kualitas kristal dengan mengurangi kepadatan cacat pada lapisan GaN. Lapisan GaN terlebih dahulu disimpan pada substrat (biasanya safir atau SiC),diikuti oleh lapisan topeng SiO2 polikristalinFotolitografi dan etching mengekspos jendela di lapisan GaN. GaN kemudian tumbuh secara vertikal di jendela ini sebelum berkembang secara lateral di seluruh topeng.

4. Pendeo-Epitaxy untuk pengurangan cacat

Pendeo-epitaxy menawarkan cara untuk mengurangi cacat yang disebabkan oleh kisi dan ketidakcocokan termal. GaN ditanam pada substrat seperti 6H-SiC atau Si menggunakan proses dua langkah.Pattern etching menciptakan pilar GaN bergantian dan struktur paritMetode ini menghilangkan kebutuhan akan lapisan topeng dan menghindari kontaminasi bahan.

5. Pengembangan bahan UV LED

Upaya sedang dilakukan untuk mengembangkan bahan UV LED panjang gelombang pendek, memberikan dasar yang kuat untuk LED putih yang terinspirasi oleh UV menggunakan fosfor trichromatic.lebih efisien daripada YAG konvensionalSistem berbasis Ce, memiliki potensi untuk meningkatkan efisiensi cahaya secara signifikan.

6. Teknologi Chip Multi-Quantum Well (MQW)

Struktur MQW memperkenalkan lapisan dengan dopan dan komposisi yang berbeda selama pertumbuhan, menciptakan sumur kuantum yang memancarkan foton dengan berbagai panjang gelombang.Teknik ini memungkinkan emisi cahaya putih langsung dan mengurangi kompleksitas dalam desain sirkuit dan paket, meskipun ini menimbulkan tantangan manufaktur yang cukup besar.

7Teknologi daur ulang foton

Sumitomo Electric mengembangkan LED putih menggunakan ZnSe dan CdZnSe pada tahun 1999. Cahaya biru yang dipancarkan dari lapisan CdZnSe merangsang substrat ZnSe, menghasilkan cahaya kuning komplementer,menghasilkan emisi putihDemikian pula, Universitas Boston mencapai cahaya putih dengan melapisi AlInGaP di atas LED biru berbasis GaN.

Aliran Proses LED Epitaxial Wafer

Pertumbuhan Epitaxial:
Substrat → Desain Struktural → Lapisan Buffer → Lapisan GaN tipe N → Lapisan Emisi MQW → Lapisan GaN tipe P → Annealing → Inspeksi optik/sinar X → Penutupan Wafer

Pembuatan chip:
Wafer → Desain Topeng & Lithography → Etching Ion → N-elektrode Deposition/Annealing → P-electrode Deposition/Annealing → Dicing → Sorting & Binning