使用AIXTRON的金属有机化学气相沉积（MOCVD）降低LED的制造成本

固态照明（SSL）产品现已在市场上的研发经过二十几十年的研发之后在市场上广泛提供。

SSL被认为是一种“绿色”产品，因为它有可能降低全球照明能耗。然而，除了可持续性因素外，还必须考虑整个价值链。因此，必须彻底评估生产过程的每个阶段，从而使最终产品真正节能和资源友好。本文的重点是艾克斯特隆环^®II-XL反应堆并展示了该平台在资源和生态友好生产中的作用。

一般考虑

金属有机化学气相沉积（MOCVD）是用于开发白色LED芯片的关键制造步骤。该过程在高温下进行数小时，这意味着使用大量电力为电加热系统供电。未主动加热的部件必须冷却，这需要大量冷却水。

LED由GaN层组成。诸如铟和镓的纯元素仅以少量可用。所以。这些元素的制造非常困难，导致成本相对较高。因此，使用这些材料是可行的亚博网站下载MOCVD过程。此外，还使用了大量载气，如氢气，但这些气体必须生产和净化，这再次消耗大量能源。

节约资源、降低制造成本的三种途径

任何资源和成本效益epi流程的主要指标包括：

• 每个晶圆的前体材料消耗量
• 每个晶圆的耗电量
• 每个晶片的载气消耗
• 每个晶圆的冷却水消耗量

已经确定了三种节省上述资源的方法。这些措施包括：

• 扩大市场规模MOCVD反应堆会议厅：克里乌斯^®到Crius.^®II和CRIUS^®II-L
• 淋浴喷头和晶圆排列的几何优化：CRIUS^®II-L到Chius^®II-XL
• 减少总处理循环时间：克里乌斯^®II-XL短周期

粗化

通过增加MOCVD反应堆要大一点的。这也适用于冷却水和电力。

维持电力供应所需的电力MOCVD反应堆在标准氮化镓生长温度下，不准确地铺平反应器尺寸。这意味着，虽然较大的反应器的每个增长运行的总功耗更大，但每单晶片使用的电量相对较少。由于大部分产生的热量被消散到冷却水中，因此类似的考虑与耗水量相关。MOCVD系统供应来自闭环的冷却水，因此重复使用水。然而，水循环和冷却需要电能，这在测量反应器的能量消耗时必须考虑。

图1显示了scaleup如何节省电力消耗，展示了不同CCS反应堆的电力消耗。克里乌斯^®，克里乌斯^®二、 和克里乌斯^®II-L是一系列的反应堆升级，从而降低了功耗。

图1。紧密耦合淋浴头每4“晶圆的电力消耗^®反应堆。

几何优化

MOCVD反应器从艾克斯顿钼气体和前体的利用率最高。独一无二的紧密耦合淋浴喷头^®CRIUS中的设计^®反应器可以实现最高的前体利用率。这种利用在整个晶圆接受器或载体上可用。因此，基板在承座上的组装方式，或实现的面积填充系数，决定了气体和MOs的晶圆上利用效率。此外，淋浴头可以精确匹配到活动的接收器区域。例如，从CRIUS的过渡^®II-L到Chius^®II-XL是这种几何优化的一个很好的例子。克里乌斯^®II-XL使用与CRIUS相同的接收器直径^®II-L，但淋浴头和生长区域的最佳匹配和最大化的填充因子。因此，可以实现每个晶片的水和电力消耗的显着改善，降低了每个晶片的TMGA消耗量（图2）。

图2。紧密耦合淋浴头每4“晶圆的三甲基镓（TMGa）消耗量^®反应堆。

缩短工艺周期

资源消耗MOCVD工具通过降低循环时间可以减少。总循环时间包括生长时间和非生长时间。虽然非增长时间已被污染减少，但大多数LED制造商都没有利用降低生长时间的可能性。

艾克斯顿以两种方式解决了这个问题;首先是应用主动顶侧温度控制（TTC）克里乌斯^®II-XL解决方案和第二种是在不影响Mo和气体效率的情况下引入高生长速率过程。

顶部温度控制（TTC）：TTC设置使用“ARGUS”高温计阵列读取晶圆载体的准确表面温度。在处理该温度读数后，它被反馈到加热晶圆载体的三个加热区的控制中，如图3所示。这一原理可以精确调整温度，并减少改变生长温度后所需的沉降时间。

图3。CRIUS中的TTC（顶部温度控制）示意图^®II-XL MOCVD反应器。

高增长率：实现短周期的一种方法是将更高的增长率和改进的钼前体利用效率结合起来。然而，现有的MOCVD工具由于它们的低Mo效率无法实现这一目标。为了提高生长速率，进料到反应器中的TMGA的量简单地增加。这是最多的MOCVD反应器实现2至3µm/h的增长率。（图4，左下部分）。但是，在超过特定阈值后，这些MOCVD反应器即使大量使用TMGa，也不会显著提高增长率。这意味着，额外的材料只是浪费。

图4。CRIUS生长率^®II-XL和其他MOCVD反应器作为TMGa流量的函数

设计独特，艾克斯顿反应堆不会受到这些问题的影响。这些反应器的钼利用效率更好，即使在低增长率区域。它们还有助于在不影响MO效率的情况下将生长速率调整到30µm/h以上（图4，右上部分）。

通过集成快速温度控制和高增长率，可以创建独特的优势。这减少了循环时间并节省了资源和​​制造成本。减少氢消耗克里乌斯^®反应器如图5所示。在图6中，已将水、电、MOs和气体的成本计算在内，以量化准确的成本。

图5。紧密耦合淋浴头每4“晶圆的氢消耗量^®反应堆。

图6。紧密耦合淋浴头每4“晶圆的总资源消耗成本^®反应堆。

结论

MOCVD工具可以更有效地利用资源，如电、水、气体和金属有机物。这个克里乌斯^®II-XL平台从艾克斯顿是一种完整的资源节约技术。快速温度控制和高增长率的组合提高了整体资源效率克里乌斯^®II-XL反应堆。

关于Aixtron公司

艾克斯顿公司是半导体行业的沉积设备的领先提供商。app亚博体育该公司的技术解决方案是通过使用一个不同的范围全球客户建立基于化合物，硅，或有机半导体材料，以及最近的碳纳米结构的电子和光电应用先进部件。亚博网站下载

这些组件用于显示技术，信号和照明技术，光纤通信网络，无线和电池电话应用，光学和电子数据存储，计算机技术以及各种其他高科技应用。

本信息来源、审查和改编自Aixtron AG提供的材料。亚博网站下载

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