Tăng trưởng theo trục GaN trên Sapphire dành cho đèn LED

Tăng trưởng theo trục GaN trên Sapphire dành cho đèn LED

Nhu cầu toàn cầu về đèn LED xanh dương và xanh lá cây siêu sáng đã thúc đẩy sự phát triển của công nghệ tấm nền nitride LED. Trong số đó, chất nền sapphire hiện là chất liệu nền phổ biến nhất trong quá trình phát triển biểu mô GaN, và nó cũng là chất nền của chất liệu GaN biểu mô có hiệu suất toàn diện tốt nhất cho đến nay. PAM-XIAMEN có thể phát triển GaNLED wafer hình tròntrên sapphire với phát xạ màu xanh lam, thông số kỹ thuật được liệt kê để tham khảo:

Tăng trưởng theo trục GaN của LED

1. Tăng trưởng theo trục của GaN Films trên chất nền Sapphire cho đèn LED xanh lam

PAMP19085-LED

Chất liệu Độ dày
pha tạp p-GaN, Mg
p-AlGaN 250 nm
InGaN / GaN đang hoạt động
Doping N-GaN, Si 2,5 um
Undoped-GaN
Lớp đệm AlGaN
Chất nền Al2O3 650 um

 

Dấu:

Hiệu suất lượng tử của tấm LED wafer là ~ 50;

Nếu bạn muốn LLO, chúng tôi nên đánh bóng mặt sau cho bạn một cách đặc biệt;

Lớp hoạt tính InGaN / GaN có tác động lớn nhất đến hiệu suất phát sáng. Để có được các thiết bị hiệu suất cao, độ dày lớp của tấm nền LED màu xanh lam sẽ được tối ưu hóa và kiểm soát chính xác trong toàn bộ quá trình tăng trưởng biểu mô mỗi năm hoặc hai năm. So sánh với cấu trúc hình đèn LED GaN trước đây (PAMP17210-LED) dưới đây được sản xuất bởi PAM-XIAMEN, độ dày hiện tại của các lớp tăng trưởng biểu mô GaN dày hơn, phù hợp cho việc cắt bỏ bằng laser:

Cấu trúc Epi LED GaN

GaN Films trên Sapphire (PAMP17210-LED)

2. Khắc cho PAMP19085-LED GaN dựa trên đèn LED Wafer

Một số khách hàng đã thắc mắc rằng khi họ cố gắng khắc plasma cho một số khu vực phát triển không theo trục của màng mỏng GaN (PAMP19085-LED) xuống nền sapphire, dường như luôn có một số vật liệu còn sót lại trên bề mặt và vật liệu này dẫn điện. Tuy nhiên, tình huống như vậy đã không xảy ra đối với các tấm wafer "mỏng hơn" PAMP17210-LED trước đây.

Để chế tạo các thiết bị LED, một số bộ phận của tấm nền LED xuống mặt kính sapphire cần phải được khắc, tạo ra các đèn LED nhỏ biệt lập. Nếu bạn khắc vào sapphire, sapphire phải không dẫn điện. Nên tăng độ dày khắc. Trước khi chúng tôi tạo các lớp epi, sapphire sẽ có một lớp phủ AlN (rất mỏng, ~ 20-30nm), lớp này sẽ được khắc. Nếu không, chúng tôi đoán rằng khách hàng đã bị rò rỉ khi chế tạo chip. Kỹ thuật viên của PAM-XIAMEN gợi ý rằng độ dày của điện cực n được khắc là khoảng 1,2 đến 1,5um.

3. Hiệu quả lượng tử bên ngoài (EQE) của Tăng trưởng theo trục GaN trên Sapphire

Đối với tấm nền LED màu xanh lam 455 nm của lớp mỏng GaN trên nền sapphire, một bài báo báo cáo rằng việc chế tạo một con chip LED trên tấm nền sapphire có hoa văn phát sáng (LED) sẽ có EQE cao nhất và hiệu suất cắm tường là 76% và 73 %, tương ứng. Chip lật này có thể tăng khả năng khai thác ánh sáng so với đèn LED chip lật truyền thống do tăng khả năng phản xạ của chất điện môi.

Có nhiều phương pháp để cải thiện LED EQE. Việc phát triển các màng biểu mô GaN trên nền sapphire có hoa văn có thể cải thiện EQE trong đèn LED và đối với đèn LED chip lật, chất nền sapphire dày phù hợp với EQE hơn so với nền mỏng. Các nhà nghiên cứu đã phát triển phương pháp tạo nhám của quá trình mài và tạo mẫu cho tấm wafer bằng cách khắc khô để tối ưu hóa EQE. Ngoài ra, công nghệ tạo hình kim tự tháp ngược và tạo hình kim tự tháp ngược cắt ngắn được phát triển để cải thiện EQE của đèn LED GaN.

4. Cơ chế tăng tắt laser của đèn LED GaN Epitaxial Wafer trên PSS

Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu cơ chế phát ra tia laser của cấu trúc biểu mô GaN LED trên đá sapphire có hoa văn. Họ phát hiện ra rằng PSS-LED (LED trên sapphire có hoa văn) yêu cầu mật độ năng lượng cao hơn nhiều so với FT-LED (LED trên sapphire phẳng), và vì mô hình lõm trên đế PSS sẽ làm tăng đáng kể sự nhiễu xạ của photon, tiếp xúc được tìm thấy khi sử dụng excimer để thực hiện LLO trên LED / PSS. Mật độ năng lượng của bề mặt không thể đạt đến ngưỡng cần thiết cho LLO, dẫn đến không thể hình thành lớp vỏ hiệu quả ở bề mặt tiếp xúc. Các lý do cụ thể được phân tích từ một bài báo[1]như sau:
Trong cấu trúc LED có hoa văn, mật độ năng lượng truyền của các thành bên vùng hình thang nhỏ hơn nhiều so với ET ∗ (674 mJ / cm2). Sự kết dính mạnh mẽ giữa GaN và sapphire trên các thành bên. Vì vậy, máy bắn đá GaN không thể được nhấc ra khi công suất laser tới nhỏ hơn mật độ năng lượng tới hạn. Mặc dù năng lượng truyền qua các thành bên thấp, nhưng màng GaN epi có thể được bóc ra với công suất laser tới 920mJ / cm2.
Ngoài ra, mật độ năng lượng trên các vùng đáy và vùng tam giác cao so với ET *, điều này sẽ tạo ra sự đốt nóng cục bộ của các lớp trên nhiệt độ thăng hoa tới hạn của Ga. Và khí Ga và N2 sẽ được tạo ra trên hai khu vực này. Sau đó, các chất khí tách các mặt phân cách của GaN và sapphire trong các vùng hình thang. Vì vậy, các thành bên của vùng hình thang được phân tách bởi sự xâm nhập của các chất khí chứ không phải do tia laser phát ra. Dư lượng GaN vẫn còn trên bề mặt thành bên. Đây là một sự phân tách "ứng suất cơ học", sẽ gây ra sự hình thành các sai lệch và mặc định xếp chồng và tăng dòng điện rò rỉ.

5. Câu hỏi thường gặp về GaN LED wafer

Q:Mục đích của việc đánh bóng tấm wafer GaN LED không phải là để loại bỏ mẫu? Vì bạn cần đánh bóng toàn bộ đế PSS để đạt được hoa văn. Tôi hiểu rằng một số hệ thống LLO có thể hoạt động với mẫu này nhưng hệ thống của chúng tôi công suất laser khá yếu, vì vậy nếu có mẫu, công suất laser sẽ giảm và LLO sẽ không thể thực hiện hiệu quả.

A:Mặt sau được đánh bóng để tăng trưởng epiticular LED GaN chỉ để có độ phẳng tốt hơn và tránh tán xạ laze. Hoa văn trên chất nền PSS nằm ở phía tăng trưởng kết nối với lớp epi. "laser lift-off" thực sự là theo "lớp NL" như hình ảnh dưới đây. Nếu lớp NL là lớp GaN, khi nung nóng đến nhiệt độ cao không đổi, GaN bị phân hủy thành Ga và nitơ, đồng thời nitơ được giải phóng ra ngoài, đương nhiên sapphire bị tách khỏi lớp epitaxy.

Vì vậy, vấn đề chính là lớp NL có phải là lớp GaN hay không (một số nhà sản xuất sử dụng lớp NL bằng vật liệu AlN, nếu vậy thì không thể nhấc bằng laser được.)

 

Nguồn:

[1] Cơ chế tăng tắt bằng laser của lớp GaN Epi phát triển trên nền Sapphire mẫu

Để biết thêm thông tin, vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email victorchan@powerwaywafer.compowerwaymaterial@gmail.com.

Chia sẻ bài này