led外延片实用实用工艺.doc

LED外延片--外延工艺由LED工作原理可知,外延材料是LED的核心部分,事实上,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。发光二极管对外延片的技术主要有以下四条:①禁带宽度适合。②可获得电导率高的P型和N型材料。③可获得完整性好的优质晶体。④发光复合几率大。外延技术与设备是外延片制造技术的关键所在,金属有机物化学气相淀积(hemicalVaporDeposition,简称MOCVD)技术生长III-V族,II-VI族化合物及合金的薄层单晶的主要方法。II、III族金属有机化合物通常为***或乙基化合物,如:Ga(CH3)3,In(CH3)3,Al(CH3)3,Ga(C2H5)3,Zn(C2H5)3等,它们大多数是高蒸汽压的液体或固体。用氢气或氮气作为载气,通入液体中携带出蒸汽,与V族的氢化物(如NH3,PH3,AsH3)混合,再通入反应室,在加热的衬底表面发生反应,外延生长化合物晶体薄膜。MOCVD具有以下优点:用来生长化合物晶体的各组份和掺杂剂都可以以气态方式通入反应室中,可以通过控制各种气体的流量来控制外延层的组分,导电类型,载流子浓度,厚度等特性。因有抽气装置,反应室中气体流速快,对于异质外延时,反应气体切换很快,可以得到陡峭的界面。外延发生在加热的衬底的表面上,通过监控衬底的温度可以控制反应过程。在一定条件下,外延层的生长速度与金属有机源的供应量成正比。MOCVD及相关设备技术发展现状: MOCVD技术自二十世纪六十年代首先提出以来,经过七十至八十年代的发展,九十年代已经成为***化镓、磷化铟等光电子材料外延片制备的核心生长技术。目前已经在***化镓、磷化铟等光电子材料生产中得到广泛应用。日本科学家Nakamura将MOCVD应用氮化镓材料制备,利用他自己研制的MOCVD设备(一种非常特殊的反应室结构),于1994年首先生产出高亮度蓝光和绿光发光二极管,1998年实现了室温下连续激射10,000小时,取得了划时代的进展。到目前为止,MOCVD是制备氮化镓发光二极管和激光器外延片的主流方法,从生长的氮化镓外延片和器件的性能以及生产成本等主要指标来看,还没有其它方法能与之相比。国际上MOCVD设备制造商主要有三家:德国的AIXTRON公司、美国的EMCORE公司(Veeco)、英国的ThomasSwan公司(目前ThomasSwan公司被AIXTRON公司收购),这三家公司产品的主要区别在于反应室。这些公司生产MOCVD设备都有较长的历史,但对氮化镓基材料而言,由于材料本身研究时间不长,对材料生长的一些物理化学过程还有待认识,因此目前对适合氮化镓基材料的MOCVD设备还在完善和发展之中。国际上这些设备商也只是1994年以后才开始生产适合氮化镓的MOCVD设备。目前生产氮化镓中最大MOCVD设备一次生长24片(AIXTRON公司产品)。国际上对氮化镓研究得最成功的单位是日本日亚公司和丰田合成,恰恰这些公司不出售氮化镓生产的MOCVD设备。日本酸素公司生产的氮化镓-MOCVD设备性能优良,但该公司的设备只在日本出售。MOCVD设备的发展趋势:研制大型化的MOCVD设备。为了满足大规模生产的要求,MOCVD设备更大型化。目前一次生产24片2英寸外延片的设备已经有商品出售,以后将会生产更大规模的设备,不过这些设备一般只能生产中低档产品;研制