15.07.2011
Производители светодиодов повышают эффективность производства, чтобы выйти на массовый рынок
При цене в 10 долл. большой срок службы и малое энергопотребление светодиодной продукции могли бы сделать ее привлекательной для потребителя. Однако несмотря на достигнутые успехи, текущие цены не опустились ниже 40 долл.
«За счет более высокой светоотдачи соотношение люмен/доллар снизилось, но она достигла своего теоретического максимума и уже не вырастет в два раза, а цены на светодиоды все еще высокие, – считает Брайан Болт (Bryan Bolt), директор отдела разработки технологий, Cascade Microtech. – В этих условиях необходимо повышать эффективность производства – проектировать устройства таким образом, чтобы их было легче изготавливать, а также повышать стоимость владения оборудованием».
Тестирование на уровне пластин – один из методов, который позволит снизить стоимость путем исключения дорогостоящего корпусирования дефектных кристаллов. Кроме того, весьма эффективным способом является обеспечение прослеживаемости – определение основных причин возникновения дефектов. Однако для ее реализации поставщикам тестового оборудования придется обеспечить совместимость между условиями эксплуатации и рабочими характеристиками широкого ряда различных тестеров для проверки полупроводниковых пластин, спектрометров, светомерных шаров и программного обеспечения, используемых в различных сочетаниях отдельными производителями светодиодов.
Повышение качества измерения условий обработки также способствует большему выходу годных изделий. По словам Билла Квина (Bill Quinn), главного технолога Veeco Instruments, результаты испытаний с помощью пирометра от Sandia National Lab, работающего в ближнем ультрафиолете и отслеживающего температуру прозрачной и зачастую деформированной сапфировой пластины непосредственно во время эпитаксиального наращивания, указывают на возможность повысить выход годных даже в хорошо контролируемой производственной среде. Поскольку при вариации температуры в осажденном слое на каждые 2°С длина испускаемой устройством волны изменяется на 4 нм, возможность измерять температуру и управлять ею на основе моделей, как это делается в полупроводниковой индустрии, позволяет значительно повысить выход годных для бинов в 2-нм диапазоне длины волны.
Еще одним перспективным методом является подготовка подложки перед этапом эпитаксиального осаждения. Департамент энергетики США недавно предоставил компании Veeco грант на разработку технологии нанесения покрытия осаждением паров для выращивания буферных AlN-слоев на кремниевой или сапфировой подложках. Исключение первого этапа химического осаждения из паров металлорганических соединений (metalorganic chemical vapor deposition, MOCVD) за счет подготовки подложки потенциально способно сократить время роста и привести к увеличению объема выпускаемой продукции на 20% и более. Компания Veeco станет сотрудничать в этом направлении с поставщиком Kyma Technologies, специализирующемся на производстве полупроводниковых материалов.
Еще одним способом повышения качества продукции является обработка хрупких пластин после лазерного отслаивания, создание вертикальных структур и перенос эпитаксиального слоя с сапфира на теплопроводящую подложку, – считает Рэм Тричур (Ram Trichur), директор отдела светодиодов, Brewer Science. Для его реализации потребуется решение, позволяющее установить пластину устройства на подложку, чтобы пластина не повредилась при манипулировании и обработке.
Другой метод снижения стоимости структурированных сапфировых подложек состоит в использовании установок фотолитографии с зазором вместо проекционной литографии. Поставщик оборудования и технологических решений SUSS Microtec предлагает создавать на сапфировой подложке гексагональный вытравленный слой с помощью 3–4 мкм фоторезиста AZ и усовершенствованной оптической системы литографической установки.
