Технология производства пластин фосфида галлия
1. Назначения и область применения.
Фосфид галлия является основным материалом для изготовления светодиодов красного, красно-оранжевого, оранжевого и желтого свечения. В меньшей мере GaP в настоящее время применяется для производства желто-зеленых светодиодов, так как светодиоды на основе гетероэпитаксиальных структур InGaN/GaN обладают значительно лучшими излучательными характеристиками в этом диапазоне длин волн. Таким образом, светодиоды на основе фосфида галлия совместно с аналогичными приборами на основе отмеченных гетероструктур InGaN/GaN перекрывают весь спектральный диапазон видимого излучения, что открывает широкие возможности при изготовлении изделий отображения информации и светотехники.
При изготовлении светодиодов пластины GaP используются или как подложки для выращивания автоэпитаксиальных (рост слоев фосфида галлия на подложках из того же материала) структур, излучающих в красном и желто-зеленом диапазоне длин вол или как основание композиции гибридных гетероструктур для мощных светодиодов красного-желтого диаразона излучения( при создании такой структуры методом термосвязывания соединяются две ее составляющие-пластина GaP с предварительно выращенным на ней эпитаксиальным слоем фосфида галлия р-типа проводимости и эпитаксиальный слой AlGaInP, выращенный на впоследствии удаленной подложке арсенида галлия).
Производством пластин фосфида галлия занимаются около 15-ти компаний (в основном фирмы Японии). ЗАО "Элма-Малахит" занимает одну из лидирующих позиций на мировом рынке в производстве пластин фосфида галлия -3-место по объему выпуска (после компаний "Sumitomo" и "Shouwa Denki", Япония) и 2-е по качеству продукции (после "Sumitomo"). Потребителем продукции ЗАО "Элма-Малахит" является крупнейший производитель светодиодов -компания "Philips LumiLeds", США, а также фирмы Тайваня, Китая и Сингапура.
2.Технология производства пластин.
Технологическая схема производства пластин фосфида галлия включает в себя следующие ключевые переделы:
1. Синтез поликристаллического фосфида
галлия.служащего исходным материалом
для роста монокристаллов GaP.
ß
2 .Выращивание монокристаллов GaP.
ß
3 .Резка монокристаллов GaP на пластины.
ß
4. Полирование пластин GaP.
ß
5. Финишная отмывка и упаковка.
2.1. Синтез поликристаллического GaP.
Синтез поликристаллического фосфида галлия осуществляют из элементарных источников - красного фосфора и металлического галлия. Фосфор, находящийся в кварцевой ампуле, сообщающейся с объемом реакционной камеры, испаряется и виде паров поступает в зону расплава галлия (температура 17000С), где происходит его растворение в расплаве и насыщение последнего фосфором до концентраций, соответствующих началу кристаллизации раствора (раствора фосфора в галлии). Цель операции - получить однородный по стехиометрии (составу) материал, свободный от примесей, так как от этих параметров поликристаллического материала в определяющей мере зависит выход годных монокристаллов GaP.
В свою очередь, качество синтезированного поликристалла фосфида галлия -рис.1 -помимо уровня чистоты исходных веществ зависит от совершенства и состояния технологического оборудования (точность поддержания температуры в зоне синтеза, качество нагревателя и конструкционных элементов). Имеющееся в ЗАО "Элма-Малахит" оборудование для синтеза поликристаллического GaP-установка "Волна" - физически устарело и требует частого ремонта. В силу этого оно не отвечает задачам развития производства, и необходимо доукомплектование последнего еще одной еденицей оборудования для синтеза поликристалла, но уже разработанного на основе технологического и производственного опыта предприятия и укомплектованного современными элементной базой и системой управления и контроля.
Рис. 1 Поликристаллический фосфид галлия.
