La demanda mundial de LED azules y verdes ultrabrillantes ha impulsado el desarrollo de tecnologías de obleas de nitruro LED. Entre ellos, el sustrato de zafiro es actualmente el material de sustrato más común en el crecimiento epitaxial de GaN, y también es el sustrato del material de GaN epitaxial con el mejor rendimiento integral hasta el momento. PAM-XIAMEN puede hacer crecer GaNoblea epitaxial LEDen zafiro con emisión azul, especificaciones enumeradas como referencia:

1. Crecimiento epitaxial de películas de GaN en sustrato de zafiro para LED azul

PAMP19085-LED

Marcos:

La eficiencia cuántica de la oblea LED es ~50;

Si quieres LLO, debemos pulir la parte trasera especialmente para ti;

La capa activa InGaN/GaN tiene el mayor impacto en la eficiencia luminosa. Para obtener dispositivos de alto rendimiento, el grosor de la capa de las obleas de LED azul se optimizará y controlará con precisión durante todo el proceso de crecimiento epitaxial cada año o cada dos años. En comparación con la antigua estructura de epitaxia LED GaN (PAMP17210-LED) a continuación producido por PAM-XIAMEN, el grosor actual de las capas de crecimiento epitaxial de GaN es más grueso, lo que es adecuado para el despegue con láser:

Películas de GaN sobre zafiro (PAMP17210-LED)

2. Grabado para oblea epitaxial LED basada en GaN PAMP19085-LED

Algunos clientes se preguntaron que cuando intentan grabar con plasma algunas áreas de crecimiento heteroepitaxial de películas delgadas de GaN (PAMP19085-LED) hasta el sustrato de zafiro, parece que siempre quedan algunos materiales en el sustrato y este material es conductor. Sin embargo, tal situación no sucedió con las obleas "más delgadas" PAMP17210-LED anteriores.

Para fabricar dispositivos LED, es necesario grabar algunas partes de la oblea LED hasta el zafiro, lo que genera pequeños LED aislados. Si graba en el zafiro, el zafiro debe ser no conductor. Se recomienda aumentar el espesor de grabado. Antes de hacer capas epi, el zafiro tendrá un recubrimiento de AlN (muy delgado, ~20-30nm), que debe grabarse. De lo contrario, suponemos que el cliente tiene fugas al hacer el chip. El técnico de PAM-XIAMEN sugiere que el grosor del electrodo n grabado es de aproximadamente 1,2 a 1,5 um.

3. Eficiencia cuántica externa (EQE) del crecimiento epitaxial de GaN en zafiro

Para una oblea de LED azul de 455 nm de capa delgada de GaN sobre sustrato de zafiro, un artículo informa que la fabricación de un LED de chip invertido sobre obleas epitaxiales de diodo emisor de luz (LED) de sustrato de zafiro estampado tendrá un EQE máximo y una eficiencia de enchufe de pared del 76 % y 73 %, respectivamente. Este flip chip puede aumentar la extracción de luz en comparación con un LED flip chip tradicional debido a la mayor reflectividad de la base dieléctrica.

Hay muchos métodos para mejorar el LED EQE. El crecimiento de películas epitaxiales de GaN en un sustrato de zafiro estampado podría mejorar el EQE en LED, y para el LED de chip invertido, un sustrato de zafiro grueso es más adecuado para EQE que uno delgado. Los investigadores han desarrollado el método de rugosidad del proceso de molienda y el patrón de la oblea mediante grabado en seco para optimizar el EQE. Además, se ha desarrollado una tecnología de conformación de pared lateral y conformación de pirámide invertida truncada para mejorar el EQE de GaN LED.

4. Mecanismo de despegue láser de oblea epitaxial LED GaN en PSS

Los investigadores estudiaron el mecanismo de despegue láser de la estructura epitaxial LED GaN en zafiro estampado. Descubrieron que PSS-LED (LED en zafiro estampado) requiere una densidad de energía mucho más alta que FT-LED (LED en zafiro plano), y dado que el patrón cóncavo en el sustrato PSS aumentará en gran medida la difracción de fotones, se encuentra contacto cuando se usa excimer. para realizar LLO en LED/PSS. La densidad de energía de la superficie no puede alcanzar el umbral requerido para LLO, lo que da como resultado la incapacidad de formar una exfoliación efectiva en la superficie de contacto. Las razones específicas se analizan a partir de un artículo^[1]como sigue:
En la estructura LED estampada, la densidad de energía de transmisión de las paredes laterales de la zona trapezoidal es mucho menor que ET∗ (674 mJ/cm2). La adhesión es fuerte entre GaN y zafiro en las paredes laterales. Por lo tanto, las epicapas de GaN no se pueden despegar cuando la potencia del láser incidente es menor que la densidad de energía crítica. Aunque la energía de transmisión es baja en las paredes laterales, la película epi de GaN se puede despegar con una potencia de láser incidente de 920 mJ/cm2.
Además, la densidad de energía en las regiones del fondo y del triángulo está muy lejos de ET*, lo que introducirá un calentamiento localizado de las capas por encima de la temperatura crítica de sublimación del Ga. Y se generarán gases de Ga y N2 sobre estas dos áreas. Luego, los gases separan las interfaces de GaN y zafiro en zonas trapezoidales. Entonces, las paredes laterales de la zona trapezoidal están separadas por la penetración de gases en lugar del despegue del láser. Los residuos de GaN permanecen en la superficie de la pared lateral. Esta es una separación de “esfuerzo mecánico”, que provocará la formación de dislocaciones y defectos de apilamiento y un aumento de la corriente de fuga.

5. FAQ for GaN LED Wafer

Q: The purpose of polishing for GaN LED wafer is not to remove the pattern? As you need to polish the whole PSS substrate to reach the pattern. I understand that some LLO system can work with this pattern but our system the laser power is quite weak, so if there is pattern, the laser power will be reduced and LLO will can not be done effectively.

A: Backside polished for LED GaN epitaxial growth is just for better flatness and avoid laser scattering. The pattern on PSS substrate is on growth side connecting with epi layer. “laser lift-off” actually is according to “NL layer” as below image. If the NL layer is GaN layer, when it is heating to constant high temperature, the GaN is decomposed into Ga and nitrogen, and nitrogen is released out, naturally the sapphire is seperated from epitaxial layer.

So the main point is if the NL layer is GaN layer or not (some manufacturers use NL layer by AlN material, if so, it can not be laser lift off.)

Fuente:

[1] Mecanismos de despegue láser de capa epidérmica de GaN cultivada en sustrato de zafiro patrón

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