GaN基LED芯片金屬晶圓鍵合工藝研究.pdf

1、高效、大功率氮化鎵(GaN)基發(fā)光二極管(LED)是目前固態(tài)照明領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)。對(duì)于GaN基LED來說，同質(zhì)外延十分困難，所以通常采用異質(zhì)外延生長GaN薄膜。雖然以藍(lán)寶石(Al2O3)襯底材料作為異質(zhì)外延生長GaN基LED工藝已經(jīng)成熟并產(chǎn)業(yè)化，但其與GaN之間較大的品格失配(～13.4％)和熱膨脹的差異(～25.5％)，導(dǎo)致外延GaN薄膜的缺陷密度很大，嚴(yán)重影響LED性能，不易于實(shí)現(xiàn)高效、大功率LED。硅(Si)襯底材料具有優(yōu)異的導(dǎo)熱和

2、導(dǎo)電性，是高效、大功率LED理想的襯底材料，但Si和GaN之間晶格失配(～16.9％)和熱失配(～54％)更大，導(dǎo)致薄膜開裂。所以在Si襯底上生長高質(zhì)量的GaN外延薄膜難度更高。利用金屬晶圓鍵合工藝，可以將Al2O3襯底上外延好的GaN外延層轉(zhuǎn)移到導(dǎo)電導(dǎo)熱性好的Si襯底上，突破高效、大功率GaN基LED制備工藝的瓶頸。
　　本文首先概述了晶圓鍵合的分類及應(yīng)用，闡述了鍵合的預(yù)處理工藝;隨后詳盡地介紹了Tbon-100型晶圓鍵合機(jī)的結(jié)

3、構(gòu)和功能，闡述了鍵合后樣品的表征手段，如超聲掃描、翹曲度、彎曲度和光致發(fā)光光譜(PL);以金(Au)為鍵合層，利用Tbon-100型晶圓鍵合機(jī)研究了不同襯底(分別為Al2O3、Si及鎢銅(WCu)合金）、鍵合溫度、鍵合壓力等因素對(duì)于鍵合樣品的有效鍵合面積、翹曲度和光致發(fā)光光譜的影響;重點(diǎn)研究了在降溫過程中，鍵合溫度和壓力的變化率對(duì)樣品性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鍵合溫度是影響有效鍵合面積和彎曲主要因素;在相同鍵合溫度和壓力條件下，WCu材