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环亚在线选用湿式蚀刻工艺进步LED光提取功率剖析

来源:http://www.ssjiaj.com 责任编辑:ag88环亚 2018-10-17 11:01

  选用湿式蚀刻工艺进步LED光提取功率剖析

  1、 前语

  近几年来III族氮化物(III-Nitride)高亮度发光二极体(High Brightness Light Emission Diode; HB-LED)深获广阔注重,现在广泛应用于交通号誌、LCD背光源及各种照明运用上。基本上,GaN LED是以磊晶(Epitaxial)办法生长在蓝宝石基板(Sapphire Substrate)上,因为磊晶GaN与底部蓝宝石基板的晶格常数(Lattice Constant)及热膨胀係数(Coefficient of Thermo Expansion; CTE)相差极大,所以会发生高密度线差排(Thread Dislocation)达108~1010 / cm2,此种高密度线差排则会约束了GaN LED的发光功率。

  此外,在HB-LED结构中,除了自动层(Active Region)及其他层会吸收光之外,别的有必要留意的就是半导体的高折射係数(High Refractive Index),这将使得LED所发生的光遭到限制(Trapped Light)。以图1来进行阐明,从自动区所发射的光线在抵达半导体与周围空气之界面时,假如光的入射角大于逃逸角锥(Escape Cone)之临界角(Critical Angle;αc)时,则会发生全内反射(Total Internal Reflection);关于高折射係数之半导体而言,ag娱乐官方网站,其临界角都十分小,当折射係数为3.3时,其全内反射角则只要17o,所以大部份从自动区所发射的光线,将被限制(Trapped)于半导体内部,这种被限制的光有可能会被较厚的基板所吸收。此外,因为基板之电子与电洞对,会因基板质量不良或功率较低,导致有较大机率发生非辐射復回(Recombine Non-Radiatively),进而下降LED功率。所以怎么从半导体之自动区萃取光源,以进而添加光萃取功率(Light Extraction Efficiency),乃成为各LED制造商最重要的尽力方针。

  现在有两种办法可添加LED光提取功率:

  (1)榜首种办法是在LED磊晶前,进行蓝宝石基板的蚀刻图形化(Pattern Sapphire Substrate; PSS);

  (2)第二种办法是在LED磊晶后,进行蓝宝石基板的侧边蚀刻(Sapphire Sidewall Etching; SSE),以及基板反面粗糙化(Sapphire Backside Roughing; SBR)。本文将参阅相关文献[1~6],讨论怎么运用高温磷酸湿式化学蚀刻技能,来抵达添加LED光提取功率之意图。

  此外,针对LED生产线之高产能与高良率需求时,在工艺体系规划制造上有必要考虑到哪些因数,亦将进行具体讨论,以期抵达添加LED光提取功率之意图。

  

  

图1

   如图1所示,从自动区所发射的光线在抵达半导体与周围空气之界面时,假如光的入射角大于临界角(αc)时,则会发生全内反射。

   2、磊晶前蓝宝石基板之蚀刻图形化(PPS)工艺

   蓝宝石基板蚀刻图形化(PPS)能够有用添加光的萃取功率,因为藉由基板外表几何图形之改动,环亚在线。能够改动LED的散射机制,或将散射光扶引至LED内部,进而由逃逸角锥中穿出。现在运用单过程无光罩乾式蚀刻技能(Maskless Dry Etching)来加工蓝宝石(Sapphire)基板,尽管能够改进内部量子功率(Internal Quantum Efficiency)和光萃取率(Light Extraction Efficiency),但是因为蓝宝石基板外表十分坚固,乾式蚀刻会损害蓝宝石外表,使得线差排(Thread Dislocation)由基板逐步延伸到顶端的GaN磊晶层,因此影响到LED之磊晶质量,所以一般都倾向运用湿式化学蚀刻办法。有关蓝宝石基板之湿式化学蚀刻图形化,以及LED之前段工艺流程,阐明如下:

   A. 首要运用黄光微影工艺在蓝宝石基板上制造出所需的图画。

   B. 运用电浆辅佐化学气相堆积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PE-CVD)体系在蓝宝石基板上方堆积SiO2,进行光组去除后,即可构成距离3μm的阵列图画。

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