高品質、大尺寸之氮化鎵結晶製造技術

 

刊登日期:2017/7/11
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超高亮度藍光LED的品質取決於氮化鎵磊晶(GaN)的材料品質。日本精密加工設備製造商DISCO公司與大阪大學共同開發了一項可產出高品質、大尺寸之氮化鎵結晶製造技術。氮化鎵可利用做為功率半導體(Power Semiconductors)的製作基座,應用新製法將可望促進省能源、高輝度裝置的普及化。

以現有的實用化技術所製造之氮化鎵結晶大小為2英吋左右,DISCO則成功地製造出直徑4英吋的板狀氮化鎵結晶。以此結晶為基座,讓氮化鎵結晶以塊狀成長的話,將可望做為半導體材料進行高品質6吋晶圓的量產。

LED的主要材料為氮化鎵,氮化鎵磊晶發光層便是成長在藍寶石基板(Sapphire Substrate)上。為長成板狀且均質的結晶,種晶的留存方法需要具備技術能力,DISCO即開發了相關切削方法及設備。由於結晶形成之後一經冷卻,會因熱膨脹係數的差異,種晶和結晶部份會剝離。為不讓結晶產生破裂,種晶的留存方法即成為重點。

DISCO的新製造技術可製造氮化鎵的塊狀結晶,薄切研磨之後就可量產氮化鎵的大型晶圓。現有的氮化鎵磊晶製法難以將結晶大型化,小尺寸的結晶能製造的元件數有限,因此結晶的大型化將有助於削減製造成本。此外,現有製法是在置入藍寶石基板的高溫爐內供應含有鎵、氮的原料氣體,溫度一旦降低,結晶就會翹曲而無法取得高品質結晶。而DISCO的新製法可製造出高品質氮化鎵磊晶圓,高品質的氮化鎵磊晶圓可施以高電壓,將可促使高輝度的半導體雷射以低價進行製造。


資料來源: 日經產業新聞 / 材料世界網編譯
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