超高輝度の青と緑のLEDに対する世界的な需要は、LED窒化物ウェーハ技術の開発を推進しています。 その中で、サファイア基板は現在、GaNエピタキシャル成長で最も一般的な基板材料であり、これまでで最高の総合性能を備えたエピタキシャルGaN材料の基板でもあります。 PAM-XIAMENはGaNを成長させることができますLEDエピタキシャルウェーハ青色発光のサファイアについては、参考のために仕様を記載しています。
1.青色LED用サファイア基板上でのGaN膜のエピタキシャル成長
PAMP19085-LED
| 材料 | 厚さ |
| p-GaN、Mgドーピング | – |
| p型AlGaN | 250 nm |
| InGaN/GaNアクティブ | – |
| N-GaN、Siドーピング | 2.5 umの |
| ドープされていないGaN | – |
| AlGaNバッファ層 | – |
| Al2O3基板 | 650 um |
マーク：
LEDウェーハの量子効率は約50です。
あなたがLLOをしたいのなら、私たちはあなたのために特別に裏側を磨くべきです。
InGaN/GaN活性層は発光効率に最大の影響を及ぼします。 高性能デバイスを得るために、青色LEDウェーハの層の厚さは、毎年または2年ごとに、エピタキシャル成長プロセス全体で最適化され、正確に制御されます。 以前のLEDGaNエピタキシー構造と比較して（PAMP17210-LED）以下のPAM-XIAMENによって生成された、GaNエピタキシャル成長層の現在の厚さはより厚く、これはレーザーリフトオフに適しています。
サファイア上のGaN膜（PAMP17210-LED）
2.PAMP19085-LEDGaNベースのLEDエピタキシャルウェーハのエッチング
一部の顧客は、サファイア基板までのGaN薄膜（PAMP19085-LED）のヘテロエピタキシャル成長の一部の領域をプラズマエッチングしようとすると、常に基板上にいくつかの材料が残っているように見え、この材料は導電性であるという疑問に直面しました。 ただし、このような状況は、以前のPAMP17210-LED「より薄い」ウェーハでは発生しませんでした。
LEDデバイスを製造するために、サファイアに至るまでのLEDウェーハの一部をエッチングして、孤立した小さなLEDを作成する必要があります。 サファイアにエッチングする場合、サファイアは非導電性でなければなりません。 エッチングの厚さを増やすことをお勧めします。 エピ層を作成する前に、サファイアにはAlNコーティング（非常に薄い、約20〜30 nm）があり、エッチングする必要があります。 そうでなければ、チップを作るときに顧客に漏れがあると推測されます。 PAM-XIAMENの技術者は、エッチングされたn電極の厚さは約1.2〜1.5umであると示唆しています。
3.サファイア上でのGaNエピタキシャル成長の外部量子効率（EQE）
サファイア基板上のGaN薄層の455nm青色LEDウェーハの場合、パターン化されたサファイア基板発光ダイオード（LED）エピタキシャルウェーハ上にフリップチップLEDを製造すると、ピークEQEとウォールプラグ効率が76％と73になると報告されています。 ％、 それぞれ。 このフリップチップは、誘電体ベースの反射率が高いため、従来のフリップチップLEDよりも光の抽出を増やすことができます。
LEDEQEを改善するための多くの方法があります。 パターン化されたサファイア基板上にGaNエピタキシャル膜を成長させると、LEDのEQEが向上する可能性があり、フリップチップLEDの場合、薄いサファイア基板よりも厚いサファイア基板の方がEQEに適しています。 研究者は、EQEを最適化するために、研削プロセスの粗さ法を開発し、ドライエッチングによってウェーハをパターン化しました。 さらに、GaN LEDのEQEを改善するために、側壁成形と切頭逆ピラミッド成形技術が開発されています。
4.PSS上のLEDGaNエピタキシャルウェーハのレーザーリフトオフメカニズム
パターン化されたサファイア上のLEDGaNエピタキシャル構造のレーザーリフトオフメカニズムが研究者によって研究されました。 彼らは、PSS-LED（パターン化されたサファイア上のLED）はFT-LED（フラットサファイア上のLED）よりもはるかに高いエネルギー密度を必要とし、PSS基板上の凹型パターンは光子の回折を大幅に増加させるため、エキシマーを使用すると接触が見られることを発見しましたLED/PSSでLLOを実行します。 表面のエネルギー密度がLLOに必要なしきい値に達することができないため、接触面で効果的な剥離を形成できません。 具体的な理由は論文から分析されます[1]次のように：
パターン化されたLED構造では、台形ゾーンの側壁の透過エネルギー密度はET ∗（674 mJ / cm2）よりはるかに小さくなります。 側壁のGaNとサファイアの間の接着は強い。 そのため、入射レーザー出力が臨界エネルギー密度よりも低い場合、GaNエピ層を持ち上げることはできません。 側壁の透過エネルギーは低いですが、920mJ/cm2の入射レーザーパワーでGaNエピ膜を剥離することができます。
さらに、下部と三角形の領域のエネルギー密度はET *からはるかに高く、Gaの臨界昇華温度を超える層の局所的な加熱が導入されます。GaとN2のガスは、これら2つの領域で生成されます。 次に、ガスは台形ゾーンでGaNとサファイアの界面を分離します。 したがって、台形ゾーンの側壁は、レーザーリフトオフではなく、ガスの浸透によって分離されます。 側壁表面にはGaN残留物が残っています。 これは「機械的応力」の分離であり、転位の形成とスタッキングのデフォルトが発生し、リーク電流が増加します。
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.)
出典：
[1]パターンサファイア基板上に成長したGaNエピ層のレーザーリフトオフメカニズム
詳細については、メールでお問い合わせください。 victorchan@powerwaywafer.com と powerwaymaterial@gmail.com.