在制造GaN等氮化物LED时,通常需要在异质基板上进行外延生长。传统上多采用MOCVD法生长低温GaN(LT-GaN)缓冲层。若能将缓冲层沉积工艺由MOCVD替换为Sputtering(溅射)方式,不仅能显著减少缺陷、提升晶体质量,还能省去MOCVD中的热清洗和低温缓冲层生长步骤,从而将LED生产效率提高约13.9%。
大尺寸晶圆的Full Auto AlN缓冲层溅射量产设备,实现核心装备的国产化,并同步优化高品质(低缺陷)GaN及外延生长工艺。
大尺寸自动化溅射系统(Full Auto Sputter System):
开发了支持300mm晶圆ホルダー(Holder)、具备3个Process Module(PM)及Load Lock、Pre-Clean、Cooling模块的量产级系统。
引入了旋转式磁控源(Moving Magnet)及优化的靶材-基板间距,确保了大面积薄膜厚度的高均匀性。
高温与混合电源控制技术:
开发了最高支持800℃的高温加热器(Heater)及其温度均匀性控制技术。
采用了RF与DC功率混合及独立使用(Hybrid Power Control)的技术方案,有效防止了Ar离子过度蓄积,兼顾了薄膜的高沉积极率与高质量结晶性。
N2等离子体前处理工艺:
在Pre-Clean模块中引入了 N2 气体环境下的等离子体前处理,有效改善了基板表面的氮化状态,为后续高质量外延层生长奠定了基础。
核心量产指标达标:
晶圆内(Within wafer)厚度均匀性达到 2.43%(目标 $\le\pm3\%$)。
晶圆间(Wafer to wafer)厚度均匀性达到 2.97%(目标 $\le\pm3\%$)。
AlN表面粗糙度(RMS)仅为 0.18 nm(远低于目标 $<1\text{ nm}$)。