led外延片--襯底材料1

1、LED外延片外延片襯底材料襯底材料襯底材料是半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的基石。不同的襯底材料，需要不同的外延生長(zhǎng)技術(shù)、芯片加工技術(shù)和器件封裝技術(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九個(gè)方面：?[1]結(jié)構(gòu)特性好，外延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??；?[2]界面特性好，有利于外延材料成核且黏附性強(qiáng)；?[3]化學(xué)穩(wěn)定性好，在外延生長(zhǎng)的溫度和氣氛中不容易分解和腐蝕；?[4]

2、熱學(xué)性能好，包括導(dǎo)熱性好和熱失配度小；?[5]導(dǎo)電性好，能制成上下結(jié)構(gòu)；?[6]光學(xué)性能好，制作的器件所發(fā)出的光被襯底吸收?。?[7]機(jī)械性能好，器件容易加工，包括減薄、拋光和切割等；?[8]價(jià)格低廉；?[9]大尺寸，一般要求直徑不小于2英吋。襯底的選擇要同時(shí)滿足以上九個(gè)方面是非常困難的。所以，目前只能通過(guò)外延生長(zhǎng)技術(shù)的變更和器件加工工藝的調(diào)整來(lái)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

3、襯底目前只有二種，即藍(lán)寶石Al2O3和碳化硅SiC襯底。表24對(duì)五種用于氮化鎵生長(zhǎng)的襯底材料性能的優(yōu)劣進(jìn)行了定性比較。半導(dǎo)體芯片集成電路設(shè)計(jì)版圖芯片制造工藝制程封裝測(cè)試waferchipicdesignedaprocesslayoutpackageFAQAdiffusionetchphotoimplantmetalcmplithographyfabfabless16dY#q(pg#D2`表24：用于氮化鎵生長(zhǎng)的襯底材料性能優(yōu)劣比較：用于

4、氮化鎵生長(zhǎng)的襯底材料性能優(yōu)劣比較襯底材料襯底材料Al2O3SiCSiZnOGaN晶格失配度差中差良優(yōu)界面特性良良良良優(yōu)化學(xué)穩(wěn)定性0L%zY3q&Q用于氮化鎵生長(zhǎng)的最理想的襯底自然是氮化鎵單晶材料，這樣可以大大提高外延膜的晶體質(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?？墒?，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(guò)HVPE方法在其他襯底(如Al2O3、SiC、LGO)上生長(zhǎng)

5、氮化鎵厚膜，然后通過(guò)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。%xs1P#R8t](Jw(e“&t氮化鎵襯底生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備：氮化鎵襯底生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備：半導(dǎo)體芯片集成電路設(shè)計(jì)版圖晶圓制造工藝制程封裝測(cè)試waferch

6、ipicdesignedafabricationprocesslayoutpackagetestFARAQAphotoetchimplantdiffustionlithographyfabfablessD`7@)aC是材料質(zhì)量達(dá)不到器件水平和P型摻雜問(wèn)題沒(méi)有真正解決，適合ZnO基半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)的設(shè)備尚未研制成功。今后研發(fā)的重點(diǎn)是尋找合適的生長(zhǎng)方法。但是，ZnO本身是一種有潛力的發(fā)光材料。ZnO的禁帶寬度為3.37eV，屬直接帶隙，和Ga

7、N、SiC、金剛石等寬禁帶半導(dǎo)體材料相比，它在380nm附近紫光波段發(fā)展?jié)摿ψ畲?，是高效紫光發(fā)光器件、低閾值紫光半導(dǎo)體激光器的候選材料。這是因?yàn)椋琙nO的激子束縛能高達(dá)60meV，比其他半導(dǎo)體材料高得多（GaN為26meV），因而具有比其他材料更高的發(fā)光效率。另外ZnO材料的生長(zhǎng)非常安全，可以采用沒(méi)有任何毒性的水為氧源，用有機(jī)金屬鋅為鋅源。因而，今后ZnO材料的生產(chǎn)是真正意義上的綠色生產(chǎn)，原材料鋅和水資源豐富、價(jià)格便宜，有利于大規(guī)模生產(chǎn)