LED外延片成长工艺的解决方案

今天来探讨LED外延片的成长工艺，早期在小积体电路时代，每一个6?的外延片上制作数以千计的芯片，现在次微米线宽的大型VLSI，每一个8?的外延片上也只能完成一两百个大型芯片。外延片的制造虽动？投资数百亿，但却是所有电子工业的基础。

硅晶柱的长成，首先需要将纯度相当高的硅矿放入熔炉中，并加入预先设定好的金属物质，使产生出来的硅晶柱拥有要求的电性特质，接着需要将所有物质融化后再长成单晶的硅晶柱，以下将对所有晶柱长成制程做介绍：

长晶主要程式：

1、融化（MELtDown）

此过程是将置放于石英坩锅内的块状复晶硅加热制高于摄氏1420度的融化温度之上，此阶段中最重要的参数为坩锅的位置与热量的供应，若使用较大的功率来融化复晶硅，石英坩锅的寿命会降低，反之功率太低则融化的过程费时太久，影响整体的产能。

2、颈部成长（Neck Growth）

当硅融浆的温度稳定之后，将方向的晶种渐渐注入液中，接着将晶种往上拉升，并使直径缩小到一定（约6mm），维持此直径并拉长10-20cm，以消除晶种内的排差（dislocation），此种零排差（dislocation-free）的控制主要为将排差局限在颈部的成长。

3、晶冠成长（Crown Growth）

长完颈部后，慢慢地降低拉速与温度，使颈部的直径逐渐增加到所需的大小。

4、晶体成长（Body Growth）

利用拉速与温度变化的调整来迟维持固定的晶棒直径，所以坩锅必须不断的上升来维持固定的液面高度，于是由坩锅传到晶棒及液面的辐射热会逐渐增加，此辐射热源将致使固业介面的温度梯度逐渐变小，所以在晶棒成长阶段的拉速必须逐渐地降低，以避免晶棒扭曲的现象产生。

5、尾部成长（Tail Growth）

当晶体成长到固定（需要）的长度后，晶棒的直径必须逐渐地缩小，直到与液面分开，此乃避免因热应力造成排差与滑移面现象。

切割：

晶棒长成以后就可以把它切割成一片一片的，也就是外延片。芯片，圆片，是半导体元件“芯片或”芯片的基材，从拉伸长出的高纯度硅元素晶柱（Crystal Ingot）上，所切下之圆形薄片称为外延片（外延片）。

磊晶：

砷化？磊晶依制程的不同，可分为LPE（液相磊晶）、MOCVD（有机金属气相磊晶）及MBE（分子束磊晶）。LPE的技术较低，主要用于一般的发光二极体，而MBE的技术层次较高，容易成长极薄的磊晶，且纯度高，平整性好，但量产能力低，磊晶成长速度慢。MOCVD除了纯度高，平整性好外，量产能力及磊晶成长速度亦较MBE为快，所以现在大都以MOCVD来生产。

其过程首先是将GaAs衬底放入昂贵的有机化学汽相沉积炉（简MOCVD，又称外延炉），再通入III、II族金属元素的烷基化合物（甲基或乙基化物）蒸气与非金属（V或VI族元素）的氢化物（或烷基物）气体，在高温下，发生热解反应，生成III-V或II-VI族化合物沉积在衬底上，生长出一层厚度仅几微米（1毫米=1000微米）的化合物半导体外延层。长有外延层的GaAs片也就是常称的外延片。外延片经芯片加工后，通电就能发出？色很纯的单色光，如红色、黄色等。不同的材料、不同的生长条件以及不同的外延层结构都可以改变发光的？色和亮度。其实，在几微米厚的外延层中，真正发光的也仅是其中的几百纳米（1微米=1000纳米）厚的量子阱结构。

反应式：Ga（CH3）3 PH3= GaP3CH4