Процесс Lift-off в светодиодах на основе нитрида галлия - Курсовая работа

Гетероструктуры GAN и его твердых растворов обладают физическими свойствами, которые обеспечивают электронным приборам на их основе оптические, мощностные и частотные характеристики, позволяющие применять их в разных областях полупроводниковой электроники. Начиная с середины 90-х годов ХХ в. о нитриде галлия (GAN) и его твердых растворах заговорили, как об одном из самых перспективных оптоэлектронных материалов.В последнее время усиленно развивается технология выращивания сверхрешеточных структур из газовой фазы с использованием металлорганических соединений (MOCVD).В работе впервые было показано, что разложение газовой смеси металлорганического соединения триметилгаллия (CH3)3Ga и гидрида мышьяка (арсина) ASH3, проводимое при температуре 600-700°С в атмосфере Н2, можно использовать для выращивания тонких эпитаксиальных пленок GAAS в открытом (проточном) реакторе (рис.1). Эпитаксия в процессе MOCVD осуществляется при пропускании однородной газовой смеси реагентов с газами-носителями над нагретой подложкой в реакторе с холодными стенками. При этом газовая смесь вблизи поверхности подложки нагревается до высоких температур, а стенки реакционной камеры остаются относительно холодными, что приводит к осаждению полупроводниковой пленки на поверхности подложки (реакция идет при повышенных температурах) при малых потерях реагирующих веществ на поверхности реактора. Тщательно контролировать необходимо только температуру подложки, причем небольшие ее изменения не играют роли, поскольку большинство свойств пленок, полученных MOCVD, малочувствительны к таким изменениям температуры. Металлорганические соединения, используемые для получения полупроводниковых пленок при комнатной температуре, как правило, являются жидкостями, обладают высоким давлением паров и могут быть легко доставлены в зону реакции путем пропускания газа-носителя, например Н2, через жидкости, которые играют роль источников (рис.1).При MOCVD намеренно создается неравновесная ситуация, когда поступающая газовая смесь содержит большую концентрацию реагентов, чем концентрация реагентов в газовой смеси в случае равновесия с подложкой при температуре роста. При отклонении от равновесия система будет стремиться восстановить его со скоростью, пропорциональной ?fj (разности химических потенциалов). При этом скорость роста пропорциональна разности химических потенциалов между газовой фазой на входе и той частью газа, которая находится в равновесии с растущей пленкой. Изза пониженной скорости газа в данной области этот пограничный слой представляет собой квазинеподвижную газовую прослойку, параметры которой определяют скорость переноса реагентов к поверхности подложки. Скорость газового потока в реакторе при фиксированных парциальных давлениях реагентов влияет на определяемую термодинамикой скорость роста, изменяя количество «строительного материала», проходящего через реактор.Следующая группа методов эпитаксии основана на кристаллизации пленок из паровой фазы. Выращивание пленок из паровой фазы, образованной из атомов и молекул выращиваемого материала, производится преимущественно в откачанных вакуумных камерах (рис. Процесс сводится к созданию потока паров, испускаемых источником, нагретым до выбранной температуры возгонки или испарения. P = a0Ps, (1) где Ps - давление насыщенных паров при температуре источника Тист, ао - коэффициент обратной аккомодации, равный отношению числа атомов, которые реконденсировали с поверхности источника, к числу атомов, столкнувшихся с поверхностью источника. В случае двухкомпонентного пара (А и В) его давление Р0бщ. над источником, содержащим оба компонента, (в соответствии с законом Рауля, который выполняется для идеальных газов) равно Р = Р(А) Р(В) = а0(А) Ps(A)N(A) а0(В) Ps(B)N(B)9 (2) где Р(А) и Р(В) - давления паров компонентов А и В; ао(А) и ао(Б) - коэффициенты обратной аккомодации компонентов А и В, Ps(A) и Ps(B) - давление насыщенных паров компонентов А и В при Тист, а N(A) и N(B) - мольные доли компонентов А и В (N(A) N(B) = 1).Максимумы спектров первых светодиодов на основе гетероструктур GAN и его твердых растворов INGAN и ALGAN лежали в интервале энергии = 2,55-2,75 ЭВ в синей, h? = 2,38-2,45 ЭВ в зеленой и h?= 2,48-2,60 ЭВ в сине-зеленой областях. Обусловлено это рядом преимуществ широкозонных структур на основе GAN перед структурами на основе узкозонных полупроводниковых материалов. Основное преимущество транзисторов на основе GAN - высокая удельная мощность, что позволяет существенно упростить топологию интегральных схем усилителя мощности, повысить эффективность, уменьшить массу и улучшить габаритные параметры. Развитие данной технологии на основе GAN в последние несколько лет привело к существенным практическим результатам и освоению мощных СВЧ-транзисторов и монолитных интегральных схем в промышленном производстве.

Содержание

Введение

1. Выращивание кристаллов по MOCVD технологии

1.1 Метод получения сверхрешеточных структур

1.2 Механизм роста и эпитаксия в процессе MOCVD

1.3 Конденсация из паровой фазы

2. История развития GAN-светодиодов

3. Светодиодные структуры GAN на подложках из сапфира

4. GAN-светодиоды на подложке из карбида кремния

5. Горизонтальная и вертикальная структуры светодиодов

6. Описание процесса и обзор технологии laser liftoff

7. Процесс абляции

8. Эксимерные лазеры

9. Экспериментальная часть

9.1 Описание эксперимента laser liftoff для тонкого слоя GAN

9.2 Механические напряжения в GAN на сапфире

9.3 Отстрел тонкого GAN техникой laser liftoff

9.4 Снятие напряжения в GAN после laser liftoff

Заключение

Список литературы