La domanda globale di LED blu e verdi ultra luminosi ha guidato lo sviluppo delle tecnologie dei wafer di nitruro di LED. Tra questi, il substrato di zaffiro è attualmente il materiale di substrato più comune nella crescita epitassiale di GaN ed è anche il substrato di materiale GaN epitassiale con le migliori prestazioni complete finora. PAM-XIAMEN può coltivare GaNWafer epitassiale a LEDsu zaffiro con emissione blu, specifiche elencate per riferimento:

1. Crescita epitassiale di pellicole GaN su substrato di zaffiro per LED blu

PAMP19085-LED

Segnare:

L'efficienza quantistica del wafer LED è ~50;

Se vuoi LLO, dovremmo lucidare il retro appositamente per te;

Lo strato attivo InGaN/GaN ha il maggiore impatto sull'efficienza luminosa. Per ottenere dispositivi ad alte prestazioni, lo spessore dello strato dei wafer LED blu sarà ottimizzato e controllato con precisione durante l'intero processo di crescita epitassiale ogni anno o ogni due anni. Rispetto alla precedente struttura dell'epitassia LED GaN (PAMP17210-LED) di seguito prodotto da PAM-XIAMEN, lo spessore attuale degli strati di crescita epitassiale GaN è più spesso, che è adatto per il sollevamento laser:

Film GaN su zaffiro (PAMP17210-LED)

2. Incisione per wafer epitassiale LED basato su GaN PAMP19085-LED

Alcuni clienti si sono posti la domanda sul fatto che quando tentano di eseguire l'incisione al plasma di alcune aree di crescita eteroepitassiale di film sottili GaN (PAMP19085-LED) fino al substrato di zaffiro, sembra sempre che alcuni materiali siano rimasti sul substrato e questo materiale sia conduttivo. Tuttavia, una situazione del genere non si è verificata per i precedenti wafer "più sottili" PAMP17210-LED.

Per la fabbricazione di dispositivi LED, alcune parti del wafer LED fino allo zaffiro devono essere incise, creando piccoli LED isolati. Se incidi lo zaffiro, lo zaffiro deve essere non conduttivo. Si consiglia di aumentare lo spessore della mordenzatura. Prima di creare strati epi, lo zaffiro avrà un rivestimento AlN (molto sottile, ~ 20-30 nm), che dovrebbe essere inciso. Altrimenti supponiamo che il cliente abbia perdite durante la produzione del chip. Il tecnico di PAM-XIAMEN suggerisce che lo spessore dell'elettrodo n inciso è di circa 1,2-1,5 um.

3. Efficienza quantistica esterna (EQE) della crescita epitassiale GaN su zaffiro

Per un wafer LED blu da 455 nm di strato sottile GaN su substrato di zaffiro, un documento riporta che la fabbricazione di un LED flip chip su wafer epitassiali di substrato di zaffiro con pattern (LED) avrà un EQE di picco e un'efficienza del wall plug del 76% e 73 %, rispettivamente. Questo flip chip può aumentare l'estrazione della luce rispetto a un tradizionale flip chip LED grazie alla maggiore riflettività della base dielettrica.

Esistono molti metodi per migliorare l'EQE LED. La crescita di film epitassiali GaN su un substrato di zaffiro modellato potrebbe migliorare l'EQE nei LED e, per il LED flip chip, un substrato di zaffiro spesso è più adatto per l'EQE rispetto a quello sottile. I ricercatori hanno sviluppato il metodo della rugosità del processo di macinazione e modellato il wafer mediante incisione a secco per ottimizzare l'EQE. Inoltre, è stata sviluppata la tecnologia di sagomatura delle pareti laterali e di sagomatura tronco-piramidale invertita per migliorare l'EQE del LED GaN.

4. Meccanismo di sollevamento laser del wafer epitassiale GaN LED su PSS

I ricercatori hanno studiato il meccanismo di sollevamento laser della struttura epitassiale LED GaN su zaffiro modellato. Hanno scoperto che PSS-LED (LED su zaffiro modellato) richiede una densità di energia molto più elevata rispetto a FT-LED (LED su zaffiro piatto) e poiché il pattern concavo sul substrato PSS aumenterà notevolmente la diffrazione del fotone, si trova contatto quando si utilizza l'eccimero per eseguire LLO su LED/PSS. La densità di energia della superficie non può raggiungere la soglia richiesta per LLO, con conseguente impossibilità di formare una buccia efficace sulla superficie di contatto. Le ragioni specifiche sono analizzate da un documento^[1]come segue:
Nella struttura a LED modellata, la densità dell'energia di trasmissione delle pareti laterali della zona trapezoidale è molto inferiore a ET∗ (674 mJ/cm2). L'adesione è forte tra GaN e zaffiro sulle pareti laterali. Quindi gli epilatori GaN non possono essere sollevati quando la potenza del laser incidente è inferiore alla densità di energia critica. Sebbene l'energia di trasmissione sia bassa sulle pareti laterali, la pellicola epi GaN può essere rimossa con una potenza laser incidente di 920 mJ/cm2.
Inoltre, la densità di energia sulle regioni inferiori e triangolari è ben lontana da ET*, che introdurrà un riscaldamento localizzato degli strati al di sopra della temperatura critica di sublimazione di Ga. E su queste due aree verranno generati gas di Ga e N2. Quindi, i gas separano le interfacce di GaN e zaffiro in zone trapezoidali. Quindi le pareti laterali della zona trapezoidale sono separate dalla penetrazione dei gas piuttosto che dal decollo del laser. I residui di GaN sono rimasti sulla superficie della parete laterale. Questa è una separazione da "stress meccanico", che causerà la formazione di dislocazioni e difetti di impilamento e aumento della corrente di dispersione.

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.)

Fonte:

[1] Meccanismi di sollevamento laser di GaN Epi-Layer coltivato su substrato di zaffiro pattern

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