| csk9818 |
2009-06-15 13:02 |
LED晶圓之襯底材料比較
在LED晶圓(LED外延片)制程方面，不同的襯底材料，需要不同的磊晶（晶圓生長）技術(shù)、芯片加工技術(shù)和封裝技術(shù)，襯底材料決定了半導(dǎo)體照明技術(shù)的發(fā)展路線。襯底材料的選擇主要取決于以下9個(gè)方面，襯底的選擇要同時(shí)滿足全部應(yīng)該有的好特性。所以，目前只能通過外延生長技術(shù)的變更和器件加工制程的調(diào)整來適應(yīng)不同襯底上的半導(dǎo)體發(fā)光器件的研發(fā)和生產(chǎn)。用于氮化鎵研究的襯底材料比較多，但是能用于生產(chǎn)的襯底目前只有二種，即藍(lán)寶石Al2O3和碳化硅SiC襯底。 vARZwIu^D
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如果我們來看LED襯底材料，好的材料應(yīng)該有的特性如下： ' uLYah
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1.結(jié)構(gòu)特性好，晶圓材料與襯底的晶體結(jié)構(gòu)相同或相近、晶格常數(shù)失配度小、結(jié)晶性能好、缺陷密度小。 02po;
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2.接口特性好，有利于晶圓料成核且黏附性強(qiáng)。 ^ ;cJjl'=
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3.化學(xué)穩(wěn)定性好，在晶圓生長的溫度和氣氛中不容易分解和腐蝕。 31mlnDif
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4.熱學(xué)性能好，包括導(dǎo)熱性好和熱失配度小。 lp5 b& I_
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5.導(dǎo)電性好，能制成上下結(jié)構(gòu)。 5:l"*
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6.光學(xué)性能好，制作的器件所發(fā)出的光被襯底吸收小。 wKy4Ic+RV
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7.機(jī)械性能好，器件容易加工，包括減薄、拋光和切割等。 'V* 8'?
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8.價(jià)格低廉。 u6P U(f
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9.大尺寸，一般要求直徑不小于2英吋。 Cta!"=\
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一般說來，LED襯底還有哪些呢？ 2Zi&=Zj"
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1.氮化鎵襯底 CdiL{zH\3
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用于氮化鎵生長的最理想的襯底自然是氮化鎵單晶材料，這樣可以大大提高晶圓膜的晶體質(zhì)量，降低位錯(cuò)密度，提高器件工作壽命，提高發(fā)光效率，提高器件工作電流密度。可是，制備氮化鎵體單晶材料非常困難，到目前為止尚未有行之有效的辦法。有研究人員通過HVPE方法在其它襯底(如Al2O3、SiC、LGO)上生長氮化鎵厚膜，然后通過剝離技術(shù)實(shí)現(xiàn)襯底和氮化鎵厚膜的分離，分離后的氮化鎵厚膜可作為外延用的襯底。這樣獲得的氮化鎵厚膜優(yōu)點(diǎn)非常明顯，即以它為襯底外延的氮化鎵薄膜的位錯(cuò)密度，比在Al2O3、SiC上外延的氮化鎵薄膜的位錯(cuò)密度要明顯低；但價(jià)格昂貴。因而氮化鎵厚膜作為半導(dǎo)體照明的襯底之用受到限制。 x_x|D|@wM
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2.Al2O3襯底 Y\{lQMCy
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目前用于氮化鎵生長的最普遍的襯底是Al2O3，其優(yōu)點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性好、不吸收可見光、價(jià)格適中、制造技術(shù)相對成熟；不足方面雖然很多，但均一一被克服，如很大的晶格失配被過渡層生長技術(shù)所克服，導(dǎo)電性能差通過同側(cè)P、N電極所克服，機(jī)械性能差不易切割通過雷射劃片所克服，很大的熱失配對外延層形成壓應(yīng)力因而不會(huì)龜裂。但是，差的導(dǎo)熱性在器件小電流工作下沒有暴露出明顯不足，卻在功率型器件大電流工作下問題十分突出。 GoG_4:^#h
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3.SiC襯底 E=~Ahkg
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