led外延片--襯底材料1

1、LED外延片外延片襯底材料襯底材料襯底材料是半導體照明產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展的基石。不同的襯底材料，需要不同的外延生長技術、芯片加工技術和器件封裝技術，襯底材料決定了半導體照明技術的發(fā)展路線。襯底材料的選擇主要取決于以下九個方面：?[1]結構特性好，外延材料與襯底的晶體結構相同或相近、晶格常數(shù)失配度小、結晶性能好、缺陷密度小；?[2]界面特性好，有利于外延材料成核且黏附性強；?[3]化學穩(wěn)定性好，在外延生長的溫度和氣氛中不容易分解和腐蝕；?[4]

2、熱學性能好，包括導熱性好和熱失配度??；?[5]導電性好，能制成上下結構；?[6]光學性能好，制作的器件所發(fā)出的光被襯底吸收??；?[7]機械性能好，器件容易加工，包括減薄、拋光和切割等；?[8]價格低廉；?[9]大尺寸，一般要求直徑不小于2英吋。襯底的選擇要同時滿足以上九個方面是非常困難的。所以，目前只能通過外延生長技術的變更和器件加工工藝的調整來適應不同襯底上的半導體發(fā)光器件的研發(fā)和生產(chǎn)。用于氮化鎵研究的襯底材料比較多，但是能用于生產(chǎn)的

3、襯底目前只有二種，即藍寶石Al2O3和碳化硅SiC襯底。表24對五種用于氮化鎵生長的襯底材料性能的優(yōu)劣進行了定性比較。半導體芯片集成電路設計版圖芯片制造工藝制程封裝測試waferchipicdesignedaprocesslayoutpackageFAQAdiffusionetchphotoimplantmetalcmplithographyfabfabless16dY#q(pg#D2`表24：用于氮化鎵生長的襯底材料性能優(yōu)劣比較：用于

4、氮化鎵生長的襯底材料性能優(yōu)劣比較襯底材料襯底材料Al2O3SiCSiZnOGaN晶格失配度差中差良優(yōu)界面特性良良良良優(yōu)化學穩(wěn)定性0L%zY3q&Q用于氮化鎵生長的最理想的襯底自然是氮化鎵單晶材料，這樣可以大大提高外延膜的晶體質量，降低位錯密度，提高器件工作壽命，提高發(fā)光效率，提高器件工作電流密度?？墒?，制備氮化鎵體單晶材料非常困難，到目前為止尚未有行之有效的辦法。有研究人員通過HVPE方法在其他襯底(如Al2O3、SiC、LGO)上生長

5、氮化鎵厚膜，然后通過剝離技術實現(xiàn)襯底和氮化鎵厚膜的分離，分離后的氮化鎵厚膜可作為外延用的襯底。這樣獲得的氮化鎵厚膜優(yōu)點非常明顯，即以它為襯底外延的氮化鎵薄膜的位錯密度，比在Al2O3、SiC上外延的氮化鎵薄膜的位錯密度要明顯低；但價格昂貴。因而氮化鎵厚膜作為半導體照明的襯底之用受到限制。%xs1P#R8t](Jw(e“&t氮化鎵襯底生產(chǎn)技術和設備：氮化鎵襯底生產(chǎn)技術和設備：半導體芯片集成電路設計版圖晶圓制造工藝制程封裝測試waferch

6、ipicdesignedafabricationprocesslayoutpackagetestFARAQAphotoetchimplantdiffustionlithographyfabfablessD`7@)aC是材料質量達不到器件水平和P型摻雜問題沒有真正解決，適合ZnO基半導體材料生長的設備尚未研制成功。今后研發(fā)的重點是尋找合適的生長方法。但是，ZnO本身是一種有潛力的發(fā)光材料。ZnO的禁帶寬度為3.37eV，屬直接帶隙，和Ga

7、N、SiC、金剛石等寬禁帶半導體材料相比，它在380nm附近紫光波段發(fā)展?jié)摿ψ畲?，是高效紫光發(fā)光器件、低閾值紫光半導體激光器的候選材料。這是因為，ZnO的激子束縛能高達60meV，比其他半導體材料高得多（GaN為26meV），因而具有比其他材料更高的發(fā)光效率。另外ZnO材料的生長非常安全，可以采用沒有任何毒性的水為氧源，用有機金屬鋅為鋅源。因而，今后ZnO材料的生產(chǎn)是真正意義上的綠色生產(chǎn)，原材料鋅和水資源豐富、價格便宜，有利于大規(guī)模生產(chǎn)