La demande mondiale de LED bleues et vertes ultra-brillantes a stimulé le développement des technologies de plaquettes de nitrure de LED. Parmi eux, le substrat en saphir est actuellement le matériau de substrat le plus courant dans la croissance épitaxiale de GaN, et c'est également le substrat du matériau GaN épitaxial avec les meilleures performances complètes à ce jour. PAM-XIAMEN peut développer du GaNplaquette épitaxiale LEDsur saphir avec émission bleue, spécifications indiquées pour référence :
1. Croissance épitaxiale de films GaN sur substrat saphir pour LED bleue
PAMP19085-DEL
| Matériel | Épaisseur |
| p-GaN, dopage Mg | – |
| p-AlGaN | 250 nm |
| InGaN/GaN actif | – |
| Dopage N-GaN, Si | 2,5 um |
| GaN non dopé | – |
| Couche tampon AlGaN | – |
| Substrat Al2O3 | 650 um |
Marque:
L'efficacité quantique de la tranche de LED est d'environ 50 ;
Si vous voulez LLO, nous devrions spécialement polir le dos pour vous;
La couche active InGaN/GaN a le plus grand impact sur l'efficacité lumineuse. Afin d'obtenir des dispositifs performants, l'épaisseur de couche des plaquettes de LED bleues sera optimisée et contrôlée avec précision pendant tout le processus de croissance épitaxiale chaque année ou tous les deux ans. Par rapport à l'ancienne structure d'épitaxie LED GaN (PAMP17210-LED) ci-dessous produit par PAM-XIAMEN, l'épaisseur actuelle des couches de croissance épitaxiale de GaN est plus épaisse, ce qui convient au décollage laser :
Films GaN sur Saphir (PAMP17210-LED)
2. Gravure pour plaquette épitaxiale LED à base de GaN PAMP19085-LED
Certains clients se sont demandés si lorsqu'ils essayaient de graver au plasma certaines zones de croissance hétéroépitaxiale de couches minces de GaN (PAMP19085-LED) jusqu'au substrat en saphir, il semble toujours qu'il reste des matériaux sur le substrat et que ce matériau est conducteur. Cependant, une telle situation ne s'est pas produite pour les tranches "plus fines" PAMP17210-LED précédentes.
Pour fabriquer des dispositifs à LED, certaines parties de la tranche de LED jusqu'au saphir doivent être gravées, créant ainsi de petites LED isolées. Si vous gravez sur le saphir, le saphir doit être non conducteur. Il est recommandé d'augmenter l'épaisseur de gravure. Avant de faire des couches épi, le saphir aura un revêtement AlN (très fin, ~ 20-30 nm), qui doit être gravé. Sinon on devine que le client a des fuites lors de la fabrication de puce. Le technicien de PAM-XIAMEN suggère que l'épaisseur de l'électrode n gravée est d'environ 1,2 à 1,5 um.
3. Efficacité quantique externe (EQE) de la croissance épitaxiale de GaN sur saphir
Pour une tranche de LED bleue à 455 nm de couche mince de GaN sur un substrat en saphir, un article rapporte que la fabrication d'une LED à puce retournée sur des tranches épitaxiales de diodes électroluminescentes (LED) à substrat en saphir à motifs aura un EQE maximal et une efficacité de prise murale de 76% et 73 %, respectivement. Cette puce retournée peut augmenter l'extraction de lumière par rapport à une LED à puce retournée traditionnelle en raison de la réflectivité accrue de la base diélectrique.
Il existe de nombreuses méthodes pour améliorer le LED EQE. La croissance de films épitaxiaux de GaN sur un substrat en saphir à motifs pourrait améliorer l'EQE dans les LED, et pour la LED à puce retournée, un substrat en saphir épais est plus adapté à l'EQE qu'un substrat mince. Les chercheurs ont mis au point la méthode de broyage de la rugosité et modelé la plaquette par gravure sèche pour optimiser l'EQE. De plus, la technologie de mise en forme des parois latérales et de mise en forme de pyramide inversée tronquée est développée pour améliorer l'EQE des LED GaN.
4. Laser Lift-Off Mechanism of LED GaN Epitaxial Wafer on PSS
The laser lift-off mechanism of LED GaN epitaxial structure on patterned sapphire was studied by researchers. They found that PSS-LED (LED on patterned sapphire) requires much higher energy density than FT-LED (LED on flat sapphire), and since the Concave pattern on PSS substrate will greatly increase the diffraction of photon, contact is found when using excimer to perform LLO on LED/PSS. The energy density of the surface cannot reach the threshold required for LLO, resulting in an inability to form an effective peel at the contact surface. The specific reasons are analyzed from a paper[1] as follows：
In patterned LED structure, transmission energy density of trapezoid zone sidewalls is much less than ET∗ (674 mJ/cm2). The adhesion is strong between GaN and sapphire on the sidewalls. So GaN epilayers can’t be lift off when the incident laser power is less than the critical energy density. Although the transmission energy is low on the sidewalls, GaN epi film can be peeled off with a incident laser power of 920mJ/cm2.
In addition, the energy density on the bottom and triangle regions is far high from ET*, which will introduce localized heating of layers above the critical sublimation temperature of Ga. And gases of Ga and N2 will be generated over these two areas. Then, the gases separate the interfaces of GaN and sapphire in trapezoid zones. So the sidewalls of trapezoid zone are separated by the penetration of gases rather than the laser lift-off. GaN residues are remained on the sidewall surface. This is a “mechanical stress” separation, which will cause the formation of dislocations and stacking defaults and leakage current increase.
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.)
Source:
[1] Laser Lift-Off Mechanisms of GaN Epi-Layer Grown on Pattern Sapphire Substrate
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