制作蓝光LED的关键技术在线视频

我们看要制作蓝光

或者紫外光的发光二极管

必须得采用所谓的外延技术

什么叫外延

就是在单晶基板上

按照特定的径面径向关系

长出外延膜来

叫做外延

它长出来的一定是外延膜

也就是说长出来的一定是单晶膜

这是LED区别于其他

普通的薄膜的一个

最大的特点

也是最大的难点

它一定要在单晶基板上

长出单晶膜层来

需要什么膜层

就要真什么膜层

注意那么

我们知道我们需要的是氮化镓

这个系列的

半导体层

那么用氮化镓基板

长出来氮化镓基板来

膜层来不是很好吗

实际上氮化镓层

氮化镓的基板是很难得到的

到目前为止

还不能大批量的生产

所以必须采取

其他代用的材料

其他代用的基板材料

代用的基板材料是什么

下边我们还要讲

不是说任意选了一个单晶材料

就可以长出氮化镓层来

要点阵常数或者结构

跟长出来的薄膜

有一定匹配关系的

这种单晶层才能长出来

那么现在通用的是在什么

是在蓝宝石上

三氧化二铝单晶上来生长

那当然了现在也有其他的方法

哪些方法

比方说用硅 硅基板

在硅单晶上直接长出

氮化镓层来

那这个我们国内

国内外现在都有研究

今年 得了国家级

科学技术一等奖的

南昌大学的那课题组

就是在硅单晶上长出氮化镓层来

那么说我们要想外延膜层

高质量的膜层

除了需要基板

膜层要跟基板

在晶体结构点阵常数上

尽量匹配以外

那么还有三个要求

第一个要求一般温度比较高

第二条基板也非常清洁

第三生长速度比较慢

一般原则是这个原则

我再说一遍

基板温度比较高

沉积速度比较慢

基板本身比较干净

那么这样

就是使沉积的原子

到了基板表面上

它充分的运动充分的扩散

有足够的时间长成什么

长成膜层

我们知道膜层生长有三种类型

一种是岛状的

一种是层状的

一种是层状加岛状的

我们所需要的膜层长出来

一概是层状的

层状层状层状层状

出来的就是个单晶体了

那么采用的方法

无非是这么几种

我这里边列了几种

一个是MOCVD

一个是分子束外延

你们看这是MOCVD

下一种方法是分子束外延

再下边是化学束外延

化学束外延等等这些

我们看MOCVD

所谓MOCVD是金属有机物

化学气相沉积

注意金属

它是以有机物的形式存在

我们知道要长 长什么

长氮化镓 氮化镓铟

三五族的 氮化镓 氮化镓铟

氮化镓铝 就是这几种三五族的

三五族的要长出半导体出来

难度是相当大的

为什么要用MOCVD

用MOCVD的原因

就在于有机金属化合物

它的蒸气压比较高

它可以以气态的形式

或者是容易以气态的形式

参加反应

那么就是说有机化合物

它一定是什么

氮化镓铟

铟镓铝这种有机化合物

对气体

可以含氮的气体膜

就可以发生反应了

这是分子束外延

因为在我们平常的这些

金属化合物当中

有两类物质它的蒸气压是非常高的

或者说它很容易以气态的形式

或者是容易以气态的形式存在

一种是有机金属化合物

另外一种是卤化物

特别是氟化物

比方说我们在搞核材料的时候

要把八氧化三铀

要变成什么

一定要变成六氟化铀

那么六氟化铀才能扩散法

离心法

分子束外延 原子束外延

等等这些方法来进行

离心分离来进行浓缩

要想浓缩

那个就是说变成六氟化铀

为什么变成六氟化铀

因为铀这种元素是个

原子序数很大的元素

是个重金属

它要想形成气态的东西

只能采用六氟化铀

我们这里边也是这样

我们要想使它发生气态反应

因为什么叫做CVD

我过去讲过

凡是反应物是气态

至少有一种是固态的

并以薄膜形式沉积在表面上

就叫做化学气相沉积

必须反应产物

必须反应物质是气态

生成的物质是固态

沉积在表面上来

所以想办法 得想办法

得到气态的金属化合物

那么就是MOCVD

当然MOCVD

为了适应长出三五族

化合物半导体出来

又有所谓的两阶段的外延伸展法

还有一种是叫做双流的MOCVD

双流就是两种流

长出来

这都是具体的工艺方法了

下一种方法是MBE

就是分子束外延

注意分子束外延

它特点是分子束

你们看它分子束

是怎么意思

我有不同的蒸发源

这是铝 铟 镓 镁 硅 氮这些

有不同的蒸发源或者不同的气源

然后

打到基板的表面

使在基板的表面

反应的同时沉积在表面上

这叫分子束外延

那么分子束外延

跟刚才MOCVD所比较起来

分子束外延它要求真空度

要高得多

那以分子束的形式

打到表面上来不同

按照它的比例

按照它的含量

我们知道三五族化合物

它是三族五族

氮化镓铟 氮化镓铝

这些它有一定的配比的关系

我们控制分子束蒸发源

就可以得到我们所需要的化合物

这叫做分子束外延法

那么底下是分子束外延系统当中

分子束源结构以外

它要有分子束源

一般用电阻加热的

当然分子束外延法

它是一个非常精密的办法

里边有很多的测量

或者控制的设备

那么这个设备

也是相当精细的

这叫分子束外延法

还有化学束外延

注意化学束外延

那么化学束外延

就是说跟MOCVD

它有相似的地方

它不是以单支的形式

它是以含有所需要的

那种物质的化合物的

这种形式

化合物的形式

然后也是打到表面上来

它要参加反应

它参加反应

叫做化学束 化学束外延

化学束外延

那么也是不同的气源

不同的气源有不同的阀门控制着

这些都是气体

当然这些气体

也都是有机金属化合物

有机金属化合物进行控制

把它叫做化学束外延

那么化学束外延跟分子束外延

比较起来

它真空度

要略微低一些

无论是我们刚才讲的

是以MOCVD分子束外延

还是化学束外延

那么要想制造高品质的单晶膜

难度是相当大的

可以说在LED的

制作的过程当中

最难的一步

最难的一步就是外延

那么LED现在发展成

很大的这么一个产业

我们国内的那些厂家

对分子束外延

采取了一种回避的政策

采取了回避的政策

难东西不愿啃

愿意把人家东西买来

划片 裂片最后封装

封装完了以后卖出产品去

最关键的工序不过关

要想真正达到

真正意义上的创新又谈何容易

这是化学束外延

长氮化镓

长氮化镓的设备