1、什么是外延和外延片?
外延也称为外延生长,是制备高纯微电子复合材料的一工艺过程,就是在单晶(或化合物)衬底材料上淀积一层薄的单晶(或化合物)层。新淀积的这层称为外延层。淀积有外延层的衬底材料叫外延片。
2、哪些材料可以用作生长外延层的衬底材料,它们各自有哪些优缺点?
用得蕞广泛的衬底材料是申化家,可用于生长外延层GaAs、GaP、GaAlAs、InGaAlP,其优点是由于GaAs的晶格常数比较匹配可制成无位错单晶,加工方便,价格较便宜。缺点是它是一种吸光材料,对PN结发的光吸收比较多,影响发光效率。
磷化家可生长GaP:ZnO、GaP:N、GaAs、GaAlAs:N以及InGaAlP的顶层,其优点是它是透明材料,可制成透明衬底提高出光效率。
生长InGaN和InGaAlN的衬底主要有蓝宝石(Al2O3)、碳化硅和硅。蓝宝石衬底的优点是透明,有利于提高发光效率,目前仍是InGaN外延生长的主要衬底。缺点是有较大的晶格失配;硬度高,造成加工成本高昂;热导率较低,不利于器件的热耗散,对制造功率led不利。碳化硅衬底有较小的晶格失配,硬度低,易于加工,导热率较高,利于制作功率器件。
在晶片上生长为外延片的步骤:
在单晶衬底上生长一薄层单晶工艺,称为外延;长有外延层的晶体片称为外延片;外延材料是LED的核心部分。LED的波长、亮度、正向电压等主要光电参数基本上取决于外延材料。 外延技术和设备分气相外延、液相外延、金属有机化合物气相外延(MOCVD),目前主流方式为 MOCVD,而 MOCVD 外延炉则是 LED 外延片和芯片制造过程中的蕞重要的设备,在2008年前后时期,一套 MOCVD 设备需要上千万人民i币左右。
把衬底放到外延炉中,然后控制化合物气体在衬底上沉积,就像植物从地下生长上来一样,化合物沉积到衬底上好像从衬底上生长上来的一样,所以称之为外延片生长。需要生长多层微米级别的不同层。
一般来说,LED外延生产完成之后她的主要电性能已定型,LED芯片制造不对其产甞核本性改变,但在镀膜、合金化过程中不恰当的条件会造成一些电参数的不良。
比如说合金化温度偏低或偏高都会造成欧姆接触不良,欧姆接触不良是芯片制造中造成正向压降VF偏高的主要原因。
在切割后,如果对芯片边缘进行一些腐蚀工艺,对改善芯片的反向漏电会有较好的帮助。
这是因为用金刚石砂轮刀片切割后,芯片边缘会残留较多的碎屑粉末,这些如果粘在LED芯片的PN结处就会造成漏电,甚至会有击穿现象。
另外,如果芯片表面光刻胶剥离不干净,将会造成正面焊线难与虚焊等情况。
如果是背面也会造成压降偏高。在芯片生产过程中通过表面粗化、划成倒梯形结构等办法可以提高光强。