ایل ای ڈی ایپیٹیکسیل ویفرز کے تکنیکی اصول اور عمل

ایل ای ڈی کے کام کرنے والے اصول سے، یہ واضح ہے کہ ایپیٹیکسیل ویفر مواد ایل ای ڈی کا بنیادی جزو ہے۔ درحقیقت، اہم آپٹو الیکٹرانک پیرامیٹرز جیسے طول موج، چمک، اور فارورڈ وولٹیج کا تعین بڑی حد تک اپیٹیکسیل مواد سے ہوتا ہے۔ ایپیٹیکسیل ویفر ٹیکنالوجی اور آلات مینوفیکچرنگ کے عمل کے لیے اہم ہیں، جس میں میٹل-آرگینک کیمیکل ویپر ڈیپوزیشن (MOCVD) III-V، II-VI مرکبات اور ان کے مرکبات کی پتلی سنگل کرسٹل تہوں کو اگانے کا بنیادی طریقہ ہے۔ ذیل میں ایل ای ڈی ایپیٹیکسیل ویفر ٹیکنالوجی میں مستقبل کے کچھ رجحانات ہیں۔

1. دو قدمی ترقی کے عمل میں بہتری

فی الحال، تجارتی پیداوار دو قدمی ترقی کے عمل کو استعمال کرتی ہے، لیکن سبسٹریٹس کی تعداد جو ایک ساتھ لوڈ کی جا سکتی ہے محدود ہے۔ جب کہ 6 ویفر سسٹمز پختہ ہیں، تقریباً 20 ویفرز کو ہینڈل کرنے والی مشینیں ابھی بھی ترقی کے مراحل میں ہیں۔ ویفرز کی تعداد میں اضافہ اکثر epitaxial تہوں میں ناکافی یکسانیت کا باعث بنتا ہے۔ مستقبل کی پیشرفت دو سمتوں پر مرکوز ہوگی:

• ایسی ٹیکنالوجیز تیار کرنا جو ایک ہی ری ایکشن چیمبر میں مزید سبسٹریٹس کو لوڈ کرنے کی اجازت دیتی ہیں، جو انہیں بڑے پیمانے پر پیداوار اور لاگت میں کمی کے لیے زیادہ موزوں بناتی ہیں۔
• انتہائی خودکار، دوبارہ قابل سنگل ویفر آلات کو آگے بڑھانا۔

2. ہائیڈرائڈ ویپر فیز ایپیٹیکسی (HVPE) ٹیکنالوجی

یہ ٹیکنالوجی کم سندچیوتی کثافت کے ساتھ موٹی فلموں کی تیز رفتار نشوونما کے قابل بناتی ہے، جو دوسرے طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے ہوموپیٹاکسیل نمو کے لیے ذیلی جگہ کے طور پر کام کر سکتی ہے۔ مزید برآں، سبسٹریٹ سے الگ ہونے والی GaN فلمیں بلک GaN سنگل کرسٹل چپس کا متبادل بن سکتی ہیں۔ تاہم، HVPE میں خامیاں ہیں، جیسے کہ موٹائی کے عین مطابق کنٹرول میں دشواری اور سنکنرن رد عمل والی گیسیں جو GaN مواد کی پاکیزگی میں مزید بہتری میں رکاوٹ ہیں۔

سی ڈوپڈ HVPE-GaN

(a) Si-doped HVPE-GaN ری ایکٹر کی ساخت؛ (b) 800 μm- موٹی Si-doped HVPE-GaN کی تصویر؛

(c) Si-doped HVPE-GaN کے قطر کے ساتھ مفت کیریئر حراستی کی تقسیم

3. سلیکٹیو ایپیٹیکسیل گروتھ یا لیٹرل ایپیٹیکسیل گروتھ ٹیکنالوجی

یہ تکنیک سندچیوتی کثافت کو مزید کم کر سکتی ہے اور GaN epitaxial تہوں کے کرسٹل معیار کو بہتر بنا سکتی ہے۔ عمل میں شامل ہے:

• ایک مناسب سبسٹریٹ (نیلم یا SiC) پر ایک GaN پرت جمع کرنا۔
• پولی کرسٹل لائن SiO₂ ماسک کی تہہ اوپر جمع کرنا۔
• GaN ونڈوز اور SiO₂ ماسک سٹرپس بنانے کے لیے فوٹو لیتھوگرافی اور ایچنگ کا استعمال۔بعد میں بڑھنے کے دوران، GaN پہلے کھڑکیوں میں عمودی طور پر اور پھر بعد میں SiO₂ سٹرپس پر بڑھتا ہے۔

XKH کا GaN-on-Sapphire wafer

4. Pendeo-Epitaxy ٹیکنالوجی

یہ طریقہ سبسٹریٹ اور epitaxial تہہ کے درمیان جالی اور تھرمل عدم مماثلت کی وجہ سے ہونے والے جالی کے نقائص کو نمایاں طور پر کم کرتا ہے، جس سے GaN کرسٹل کے معیار میں مزید اضافہ ہوتا ہے۔ اقدامات میں شامل ہیں:

• دو قدمی عمل کا استعمال کرتے ہوئے ایک مناسب سبسٹریٹ (6H-SiC یا Si) پر GaN ایپیٹیکسیل پرت کو بڑھانا۔
• سبسٹریٹ تک اپیٹیکسیل پرت کی سلیکٹیو اینچنگ انجام دینا، متبادل ستون (GaN/buffer/substrate) اور خندق کے ڈھانچے بنانا۔
• بڑھتی ہوئی اضافی GaN تہیں، جو کہ اصل GaN ستونوں کی سائیڈ والز سے پیچھے کی طرف پھیلی ہوئی ہیں، خندقوں پر معلق ہیں۔چونکہ کوئی ماسک استعمال نہیں کیا جاتا ہے، اس لیے یہ GaN اور ماسک مواد کے درمیان رابطے سے گریز کرتا ہے۔

XKH کا GaN-on-Silicon ویفر

5. مختصر طول موج یووی ایل ای ڈی ایپیٹیکسیل مواد کی ترقی

یہ UV پرجوش فاسفر پر مبنی سفید ایل ای ڈی کے لیے ایک مضبوط بنیاد رکھتا ہے۔ بہت سے اعلی کارکردگی والے فاسفورس UV روشنی سے پرجوش ہو سکتے ہیں، جو موجودہ YAG:Ce سسٹم کے مقابلے میں اعلیٰ برائٹ کارکردگی پیش کرتے ہیں، اس طرح سفید LED کارکردگی کو آگے بڑھاتے ہیں۔

6. ملٹی کوانٹم ویل (MQW) چپ ٹیکنالوجی

MQW ڈھانچے میں، مختلف کوانٹم ویلز بنانے کے لیے روشنی خارج کرنے والی پرت کی نشوونما کے دوران مختلف نجاستوں کو ڈوپ کیا جاتا ہے۔ ان کنوؤں سے خارج ہونے والے فوٹون کا دوبارہ ملاپ براہ راست سفید روشنی پیدا کرتا ہے۔ یہ طریقہ برائٹ کارکردگی کو بہتر بناتا ہے، اخراجات کو کم کرتا ہے، اور پیکیجنگ اور سرکٹ کنٹرول کو آسان بناتا ہے، حالانکہ یہ زیادہ تکنیکی چیلنجز پیش کرتا ہے۔

7. "فوٹن ری سائیکلنگ" ٹیکنالوجی کی ترقی

جنوری 1999 میں، جاپان کے Sumitomo نے ZnSe مواد کا استعمال کرتے ہوئے ایک سفید ایل ای ڈی تیار کی۔ ٹیکنالوجی میں ZnSe سنگل کرسٹل سبسٹریٹ پر CdZnSe پتلی فلم کو بڑھانا شامل ہے۔ جب بجلی کی جاتی ہے، تو فلم نیلی روشنی خارج کرتی ہے، جو ZnSe سبسٹریٹ کے ساتھ تعامل کرتی ہے تاکہ تکمیلی زرد روشنی پیدا ہو، جس کے نتیجے میں سفید روشنی پیدا ہوتی ہے۔ اسی طرح، بوسٹن یونیورسٹی کے فوٹوونکس ریسرچ سینٹر نے سفید روشنی پیدا کرنے کے لیے نیلے رنگ کے GaN-LED پر ایک AlInGaP سیمی کنڈکٹر کمپاؤنڈ اسٹیک کیا۔

8. ایل ای ڈی ایپیٹیکسیل ویفر پروسیس فلو

① Epitaxial Wafer Fabrication:
سبسٹریٹ → ساختی ڈیزائن → بفر پرت کی نمو

② چپ فیبریکیشن:
ایپیٹیکسیل ویفر → ماسک ڈیزائن اور فیبریکیشن → فوٹو لیتھوگرافی → آئن ایچنگ → این ٹائپ الیکٹروڈ (جمع، اینیلنگ، ایچنگ) → پی قسم الیکٹروڈ (جمع، اینیلنگ، ایچنگ) → ڈائسنگ → چپ معائنہ اور درجہ بندی۔

ZMSH کا GaN-on-SiC ویفر