半导体

中微半导体公司副总裁、MOCVD事业部总经理郭世平: 氮化镓器件对对外延设备提出更高要求

作者:赛迪智库集成电路研究所 朱邵歆来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2019-09-10 17:13我要评论

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对于化合物半导体来说,外延是非常重要而又与众不同的工艺,而对于不同的材料和应用,主要有分子束外延(MBE)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)、氢化物气相外延(HVPE)、液相外延(LPE)等。

MBE外延设备的结构主要有两种,一种是垂直的,另一种是水平的,当前垂直的用的比较多。MBE的优点是材料的质量非常好,但是生长的速度比较慢。

LPE外延是比较早期的外延方法,这种外延设备的结构也有水平结构和垂直结构的区分。LPE外延现在用的少一些,目前在碲镉汞材料的外延上用的更多。

HVPE在氮化镓和氮化铝材料外延上应用较多,目前大部分HVPE设备是自行搭建的,很少有商业化的设备,优点就是生长速率比较快。

中微半导体公司研制和生产的MOCVD设备在LED器件制造中用的非常多,主要用于氮化镓和砷化镓的外延。碳化硅外延也是采用CVD方法,但不是真正意义上的MOCVD。

目前,化合物半导体有一些新兴的应用,包括VCSEL、深紫外LED等,对外延设备都有更高的要求。

垂直腔面发射激光器VCSEL用于人脸识别传感器,用的是砷化镓的外延技术,对材料的质量、厚度、均匀性要求都非常高,且主要是6英寸。应用场景非常广阔,未来每部手机都可能使用VCSEL技术。中微也在计划研制VCSEL的外延设备。

深紫外LED最主要的应用是深紫外光净化水和空气,目前来说,日本和韩国的几家企业做得比较好。当前来看,深紫外LED在空气净化中应用较多,包括空调和冰箱等。水的净化要求LED的功率比较高,市场上用的还不多。但是市场前景很大,未来市场的爆发主要在水净化市场。深紫外LED目前主要的问题是效率较低、发热量较大。氮化镓的蓝光LED效率已经能做到80%了,而深紫外LED的效率在2025年的时候有望做到20%~30%。

Micro-LED对外延的均匀性要求更高,波长要小于2nm,Micro-LED最大的问题还是工艺非常不稳定。此外,氮化镓功率器件是否会发展到12英寸?是否会使用氮化镓做衬底?在射频应用中使用硅基氮化镓还是碳化硅基氮化镓?这些问题和挑战都对外延设备的开发提出了更高的要求。


责任编辑:诸玲珍
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