רכיבי גרפיט בעלי טוהר גבוה הם חיוניים לתהליכים בתעשיית המוליכים למחצה, הלד והסולארי. ההיצע שלנו נע בין חומרי גרפיט מתכלים לאזורים חמים לגידול גבישים (מחממים, סולידי כור היתוך, בידוד), ועד רכיבי גרפיט מדויקים במיוחד לציוד לעיבוד פרוסות ופלים, כגון סולידי גרפיט מצופים סיליקון קרביד עבור אפיטקסיה או MOCVD. כאן נכנס לתמונה הגרפיט המיוחד שלנו: גרפיט איזוסטטי הוא בסיסי לייצור שכבות מוליכים למחצה מורכבים. אלה נוצרות ב"אזור החם" תחת טמפרטורות קיצוניות במהלך תהליך האפיטקסיה, או MOCVD. הנשא המסתובב עליו מצופים הפרוסות בכור, מורכב מגרפיט איזוסטטי מצופה סיליקון קרביד. רק גרפיט הומוגני והטהור הזה עומד בדרישות הגבוהות בתהליך הציפוי.
Tהעיקרון הבסיסי של גידול פרוסות אפיטקסיאליות של LED הואעל גבי מצע (בעיקר ספיר, SiC ו-Si) המחומם לטמפרטורה מתאימה, החומר הגזי InGaAlP מועבר אל פני המצע בצורה מבוקרת כדי לגדל שכבת גביש יחיד ספציפית. כיום, טכנולוגיית הגידול של פרוסות אפיטקסיאליות של LED מאמצת בעיקר שקיעת אדים כימית של מתכת אורגנית.
חומר מצע אפיטקסיאלי של LEDהוא אבן הפינה של הפיתוח הטכנולוגי של תעשיית תאורת המוליכים למחצה. חומרי מצע שונים דורשים טכנולוגיית גידול פרוסות LED אפיטקסיאליות שונות, טכנולוגיית עיבוד שבבים וטכנולוגיית אריזת מכשירים. חומרי המצע קובעים את מסלול הפיתוח של טכנולוגיית תאורת המוליכים למחצה.
מאפייני בחירת חומר מצע פרוסת LED אפיטקסיאלית:
1. לחומר האפיטקסיאלי יש מבנה גבישי זהה או דומה למצע, אי התאמה קבועה קטנה בסריג, גבישיות טובה וצפיפות פגמים נמוכה.
2. מאפייני ממשק טובים, התורמים להתגרענות של חומרים אפיטקסיאליים ולהידבקות חזקה
3. יש לו יציבות כימית טובה והוא לא קל לפרק ולחלוד בטמפרטורה ובאטמוספרה של צמיחה אפיטקסיאלית
4. ביצועים תרמיים טובים, כולל מוליכות תרמית טובה וחוסר התאמה תרמית נמוך
5. מוליכות טובה, ניתן לייצור מבנים עליונים ותחתונים 6, ביצועים אופטיים טובים, והאור הנפלט מהמכשיר המיוצר נספג פחות על ידי המצע
7. תכונות מכניות טובות ועיבוד קל של מכשירים, כולל דילול, ליטוש וחיתוך
8. מחיר נמוך.
9. גודל גדול. באופן כללי, הקוטר לא יפחת מ-2 אינץ'.
10. קל להשיג מצע בעל צורה רגילה (אלא אם כן יש דרישות מיוחדות אחרות), וצורת המצע הדומה לחור המגש של ציוד אפיטקסיאלי אינה מאפשרת יצירת זרם מערבולת לא סדיר, דבר המשפיע על איכות האפיטקסיאלית.
11. בהנחה שלא יפגעו באיכות האפיטקסיאלית, יכולת העיבוד של המצע צריכה לעמוד בדרישות עיבוד השבבים והאריזה העוקבים ככל האפשר.
קשה מאוד לבחירת המצע לעמוד באחד עשר ההיבטים הנ"ל בו זמנית.לכן, נכון לעכשיו, אנו יכולים להסתגל למחקר ופיתוח וייצור של התקני פולטי אור מוליכים למחצה על מצעים שונים רק באמצעות שינוי טכנולוגיית הצמיחה האפיטקסיאלית והתאמת טכנולוגיית עיבוד ההתקנים. ישנם חומרי מצע רבים למחקר גליום ניטריד, אך ישנם רק שני מצעים שניתן להשתמש בהם לייצור, כלומר ספיר Al2O3 וסיליקון קרביד.מצעי SiC.
זמן פרסום: 28 בפברואר 2022