高產量、高亮度的LED生產極具挑戰性。隨著高亮度LED的應用范圍更進一步地擴大,今后高效率及高成品率的設備將會是市場的主流。比如顯示器背光、汽車照明以及普通照明,它們成為化合物半導體技術空前發展的驅動力。LED的崛起是驅動MOCVD設備生長的原動力。
現今用MOCVD設備來生產的GaN外延片,主要還是以2″的藍寶石襯底為主。但目前4″藍寶石已被領先的廠商使用,應市場需要未來LED的生產會以4″為主。在系統硬件方面,現在手邊已具備升級至11×4″的技術,但很不幸的是,由于藍寶石基GaN的晶格不匹配,造成的彎曲效應將會隨著襯底由2″轉向4″時更加嚴重。這將導致嚴重的溫度不均勻現象;若外延生長過程中未能適時加以控制,就會顯著地影響成品率。
光學監控系統是在GaN外延過程中利用晶片的反射率及溫度提供實時的信息給使用者,這種方法已被廣泛的使用。例如德國LayTec公司應MOCVD所需而研發出的EpiTT系統,這個系統作為標準的工具被用于主流的MOCVD設備之中,包括AIXTRON行星式反應器(G3、G4)或AIXTRON TSSEL蓮蓬頭式反應器,還有其它品牌或工程師自行研發的MOCVD系統上。
對晶片采用有選擇性的測量,用戶可以獲得每塊晶片的溫度和反射率;系統對測量出的參數進行計算,最后用戶可以直接從屏幕上找出晶片的均勻度(圖1)。在進行生長之前,每一塊襯底呈現了完美的矩形反射曲線(圖3a);在生長過程中對生長速度稍作變動,晶片上會出現法布里-珀羅振蕩條紋(圖3b)。因此反射能力測量可以直觀地測定外延層在生長過程中的生長速度、層厚和光學常數、折射率和光吸收。\
未來系統的發展以遠程遙控為主,這種監控系統一定要與MOCVD系統聯系起來甚至是做整合。有了這種先進的原位系統實時監控,可以在某個生產周期結束時,系統能自動測出外延生長中的所有參數及分析數據,包括生長速度,如此可避免一些人為的疏失。實時溫度測量用于估測每塊晶片的均勻性,尤其在未來多片式的量產系統中更需要這種原位監測系統,為使用者提供外延生長中晶片的特征參數。