图形化蓝宝石衬底工艺研究进展 被引量：10

1

作者 黄成强 夏洋 +6 位作者 陈波 李超波 万军 汪明刚 饶志鹏 李楠 张祥 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第7期497-503,581,共8页

图形化蓝宝石衬底(PSS)技术是一种提高LED亮度的新技术。结合光刻和刻蚀工艺制作图形化蓝宝石衬底。有关图形化蓝宝石衬底的研究主要集中在对光刻和刻蚀工艺的研究,以及图形化蓝宝石衬底提高LED亮度的机理。目前微米级图形化蓝宝石衬底... 图形化蓝宝石衬底(PSS)技术是一种提高LED亮度的新技术。结合光刻和刻蚀工艺制作图形化蓝宝石衬底。有关图形化蓝宝石衬底的研究主要集中在对光刻和刻蚀工艺的研究,以及图形化蓝宝石衬底提高LED亮度的机理。目前微米级图形化蓝宝石衬底已经得到普遍的应用,与基于平坦蓝宝石衬底的LED相比,PSS-LED的发光功率提高了30%左右。图形化蓝宝石衬底技术的发展经历了从早期的条纹状图形到目前应用较广的半球形和锥形图形,从湿法刻蚀到干法刻蚀,从微米级到纳米级图形的演变。由于能够显著提高LED亮度,纳米级图形化蓝宝石必将得到广泛的运用。 展开更多

关键词 图形化蓝宝石衬底 发光二极管 光刻 纳米压印 刻蚀

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高温预生长对图形化蓝宝石衬底GaN薄膜质量的提高 被引量：1

2

作者 黄华茂 杨光 +3 位作者 王洪 章熙春 陈科 邵英华 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期980-985,共6页

在图形化蓝宝石衬底生长低温缓冲层之前,通入少量三甲基镓(TMGa)和大量氨气进行短时间的高温预生长,通过改变TMGa流量制备了4个蓝光LED样品。MOCVD外延生长时使用激光干涉仪实时监测薄膜反射率,外延片使用高分辨率X射线衍射(002)面和(1... 在图形化蓝宝石衬底生长低温缓冲层之前,通入少量三甲基镓(TMGa)和大量氨气进行短时间的高温预生长,通过改变TMGa流量制备了4个蓝光LED样品。MOCVD外延生长时使用激光干涉仪实时监测薄膜反射率,外延片使用高分辨率X射线衍射(002)面和(102)面摇摆曲线估算位错密度,并使用光致发光谱表征发光性能,制备成芯片后测试了正向电压和输出光功率。结果表明,高温预生长可促进薄膜的横向外延,使得三维岛状GaN晶粒在较小的薄膜厚度内实现岛间合并,有利于降低位错密度,提高外延薄膜质量,LED芯片的输出光功率的增强幅度达29.1%,而电学性能无恶化迹象;但高温预生长工艺中TMGa的流量应适当控制,过量的TMGa导致GaN晶粒过大,将延长岛间合并时间,降低晶体质量。 展开更多

关键词 LED GAN 图形化蓝宝石衬底 高温预生长

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腔室状态对图形化蓝宝石衬底刻蚀工艺的影响 被引量：1

3

作者 杨威风 汪明刚 +3 位作者 刘杰 李超波 夏洋 高福宝 《半导体技术》 CSCD 北大核心 2012年第3期216-220,共5页

图形化蓝宝石衬底是近年来针对高度发光二极管的应用要求发展起来的一种新技术。通过利用自主研制的工业化感性耦合等离子体刻蚀机对图形化蓝宝石衬底的刻蚀工艺进行了研究。采用光学发射光谱仪和扫描电镜研究了PSS生产过程中腔室状态... 图形化蓝宝石衬底是近年来针对高度发光二极管的应用要求发展起来的一种新技术。通过利用自主研制的工业化感性耦合等离子体刻蚀机对图形化蓝宝石衬底的刻蚀工艺进行了研究。采用光学发射光谱仪和扫描电镜研究了PSS生产过程中腔室状态的变化对蓝宝石的刻蚀速率、选择比和图形形貌的影响。研究结果表明:随着反应腔累积放电时间的增加,刻蚀速率呈现下降趋势,选择比呈先上升然后下降的趋势。该趋势由反应腔室内表面上的沉积物所引起。 展开更多

关键词 图形化蓝宝石衬底 发光二极管 腔室状态 沉积物 感性耦合等离子体

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图形化蓝宝石衬底表面原位处理对GaN外延薄膜的影响 被引量：1

4

作者 盛百城 白欣娇 +2 位作者 唐兰香 甘琨 袁凤坡 《半导体技术》 CAS 北大核心 2019年第5期374-378,共5页

采用预铺Ga或NH_3氮化等方式原位处理图形化蓝宝石衬底(PSS)表面,然后外延生长了GaN薄膜,研究了PSS表面预处理对GaN薄膜表面形貌、晶体质量以及残余应力的影响。结果显示,PSS经过预铺Ga后生长的GaN薄膜具有平滑的表面和清晰平直的原子台... 采用预铺Ga或NH_3氮化等方式原位处理图形化蓝宝石衬底(PSS)表面,然后外延生长了GaN薄膜,研究了PSS表面预处理对GaN薄膜表面形貌、晶体质量以及残余应力的影响。结果显示,PSS经过预铺Ga后生长的GaN薄膜具有平滑的表面和清晰平直的原子台阶,且位错密度最低;氮化后生长的GaN薄膜原子台阶较宽,螺型位错密度较低;衬底未经表面处理生长的GaN薄膜,原子台阶模糊,位错密度最高;同时,与氮化或未经预处理的方法相比,经过预铺Ga的方式预处理PSS表面后生长的GaN薄膜残余应力最小。分析认为,预铺Ga、氮化等方式处理衬底表面,改变了PSS微结构,有利于生长表面平滑、晶体质量高、残余应力小的GaN薄膜。 展开更多

关键词 氮化镓 图形化蓝宝石衬底(PSS) 金属有机化学气相沉积(MOCVD) 外延 表面处理

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LED用图形化蓝宝石衬底的光刻工艺优化 被引量：2

5

作者 潘春荣 刘云祥 +1 位作者 谢斌晖 陈铭欣 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2021年第1期56-59,共4页

基于对单片衬底曝光场分布规律的研究,建立了曝光场分布优化的数学模型,推导出计算单片衬底曝光场数目及曝光场顶点坐标值的解析表达式;根据曝光场顶点与衬底中心点之间的关系,开发了优化衬底曝光场分布的算法;将该算法应用于实际曝光... 基于对单片衬底曝光场分布规律的研究,建立了曝光场分布优化的数学模型,推导出计算单片衬底曝光场数目及曝光场顶点坐标值的解析表达式;根据曝光场顶点与衬底中心点之间的关系,开发了优化衬底曝光场分布的算法;将该算法应用于实际曝光加工过程,结果表明:曝光场数量减少了近10%,提高了光刻机的生产效率。 展开更多

关键词 图形化蓝宝石衬底 光刻工艺优化 生产效率

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图形化蓝宝石衬底上InGaN/GaN多量子阱发光二极管的光谱特性研究 被引量：2

6

作者 颜建 钟灿涛 +3 位作者 于彤军 徐承龙 陶岳彬 张国义 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期7-10,共4页

运用电致发光(EL)和光致发光(PL)实验,分析了图形化蓝宝石衬底(PSSLEDs)和常规平面蓝宝石衬底(C-LEDs)InGaN/GaN多量子阱发光二极管的光谱特性。对比EL谱,发现PSSLEDs拥有更强的光功率和更窄的半峰宽(FWHM),说明PSSLEDs具有较高的晶体... 运用电致发光(EL)和光致发光(PL)实验,分析了图形化蓝宝石衬底(PSSLEDs)和常规平面蓝宝石衬底(C-LEDs)InGaN/GaN多量子阱发光二极管的光谱特性。对比EL谱,发现PSSLEDs拥有更强的光功率和更窄的半峰宽(FWHM),说明PSSLEDs具有较高的晶体质量。其次,PSSLEDs的EL谱半峰宽随电流增加出现了更快的展宽,而这两种LED样品的PL谱半峰宽随激光功率增加呈现了基本相同的展宽变化,说明在相同电流下,PSSLEDs量子阱中载流子浓度更高,能带填充效应更强。另外,随着电流的增加,PSSLEDs和C-LEDs的峰值波长都发生蓝移,且前者的蓝移程度较小,结合半峰宽的对比分析,说明PSSLEDs量子阱中的极化电场较小。最后,对比了PSSLEDs和C-LEDs的外量子效率随电流的变化,发现PSSLEDs拥有更严重的efficiency droop,说明量子阱中极化电场不是导致efficiency droop的主要原因。 展开更多

关键词 图形化蓝宝石衬底发光二极管 峰值波长 极化场 EFFICIENCY droop

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图形化蓝宝石衬底干法刻蚀工艺研究 被引量：1

7

作者 侯想 刘熠新 +5 位作者 钟梦洁 林赛 刘杨 罗荣煌 罗学涛 张飒 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第24期3001-3007,共7页

为了缩短刻蚀时间以及提高发光二极管(LEDs)的发光性能,针对添加刻蚀辅助气体三氟甲烷(CHF_(3))的干法刻蚀工艺进行了研究。采用感应耦合等离子(ICP)干法刻蚀技术并通过正交试验研究了偏压功率、CHF_(3)流量、自动压力控制蝶阀开合度(A... 为了缩短刻蚀时间以及提高发光二极管(LEDs)的发光性能,针对添加刻蚀辅助气体三氟甲烷(CHF_(3))的干法刻蚀工艺进行了研究。采用感应耦合等离子(ICP)干法刻蚀技术并通过正交试验研究了偏压功率、CHF_(3)流量、自动压力控制蝶阀开合度(APC)对刻蚀速率和选择比的影响。试验结果表明:当偏压功率、CHF_(3)流量和APC分别为350W、15 sccm和55%时,制程工艺有着更大的刻蚀选择比和蓝宝石刻蚀速率。使用最佳工艺参数制备出了大尺寸、高占空比、小弧度图形化蓝宝石衬底(PSS),与常规PSS相比,优化后的工艺参数制得的PSS高度增加了5.6%、占空比提高了4.6%。 展开更多

关键词 图形化蓝宝石衬底(PSS) 三氟甲烷 刻蚀选择比 正交试验

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图形化蓝宝石衬底形貌对GaN基LED出光性能的影响 被引量：5

8

作者 王静辉 杨私私 +1 位作者 李晓波 曹增波 《半导体技术》 CSCD 北大核心 2017年第5期347-351,共5页

近年来,图形化蓝宝石衬底(PSS)作为GaN基LED外延衬底材料被广泛应用。通过干法刻蚀和湿法腐蚀制备了不同规格和形状的蓝宝石衬底图形,并进行外延生长、芯片制备和封装验证,采用扫描电子显微镜(SEM)和3D轮廓仪进行形貌表征,研究了不同规... 近年来,图形化蓝宝石衬底(PSS)作为GaN基LED外延衬底材料被广泛应用。通过干法刻蚀和湿法腐蚀制备了不同规格和形状的蓝宝石衬底图形,并进行外延生长、芯片制备和封装验证,采用扫描电子显微镜(SEM)和3D轮廓仪进行形貌表征,研究了不同规格和形状的衬底图形对LED芯片出光性能影响,并与外购锥形衬底(PSSZ2)进行对比。结果表明,在20 m A工作电流下,PSSZ2的LED光通量为8.33 lm。采用类三角锥和盾形衬底的LED光通量分别为7.83 lm和7.67 lm,分别比PSSZ2衬底低6.00%和7.92%。对锥形形貌进行优化,采用高1.69μm、直径2.62μm、间距0.42μm的锥形衬底(PSSZ3)的LED光通量为8.67 lm,比PSSZ2衬底高4.08%,优化的PSSZ3能有效地提高LED出光性能。 展开更多

关键词 图形化蓝宝石衬底(PSS) 衬底形貌 GAN基LED 光通量 出光性能

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基于胶体球掩模板法制备图形化蓝宝石衬底 被引量：2

9

作者 马文静 杨瑞霞 +2 位作者 陈春梅 任利鹏 罗春丽 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期353-358,374,共7页

制备并研究了纳米级图形化蓝宝石衬底。采用磁控溅射技术在蓝宝石衬底上沉积SiO_2薄膜,利用自组装方法在SiO_2薄膜上制备单层聚苯乙烯（PS）胶体球阵列,利用感应耦合等离子体干法刻蚀将周期性PS胶体球的图形转移到SiO_2薄膜上,通过湿法... 制备并研究了纳米级图形化蓝宝石衬底。采用磁控溅射技术在蓝宝石衬底上沉积SiO_2薄膜,利用自组装方法在SiO_2薄膜上制备单层聚苯乙烯（PS）胶体球阵列,利用感应耦合等离子体干法刻蚀将周期性PS胶体球的图形转移到SiO_2薄膜上,通过湿法腐蚀制备了纳米级图形化蓝宝石衬底。利用扫描电子显微镜对胶体球掩膜、SiO_2纳米柱掩膜和图形化蓝宝石衬底结构进行了观察,研究了湿法腐蚀蓝宝石衬底的中间产物对刻蚀的影响,分析了腐蚀温度和腐蚀时间对蓝宝石衬底的影响。结果表明,湿法腐蚀的中间产物会降低蓝宝石衬底的刻蚀速率。蓝宝石衬底的腐蚀速率随着腐蚀温度的升高而加快;在同一腐蚀温度下,随着腐蚀时间的增加,图形尺寸进一步减小。 展开更多

关键词 图形化蓝宝石衬底(PSS) 湿法腐蚀 聚苯乙烯(PS) 胶体球掩膜 腐蚀速率

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GaN外延用蓝宝石衬底的图形化研究进展 被引量：2

10

作者 马文静 杨瑞霞 +3 位作者 郭艳敏 王波 房玉龙 冯志红 《半导体技术》 CSCD 北大核心 2017年第11期801-812,819,共13页

因蓝宝石具有良好的稳定性能,且其生产技术成熟,是目前异质外延GaN应用最广泛的衬底材料之一。采用图形化蓝宝石衬底技术可以降低GaN外延层材料的位错密度,提高LED的内量子效率,同时提高LED出光效率提高,近年来引起了国内外的广泛关注... 因蓝宝石具有良好的稳定性能,且其生产技术成熟,是目前异质外延GaN应用最广泛的衬底材料之一。采用图形化蓝宝石衬底技术可以降低GaN外延层材料的位错密度,提高LED的内量子效率,同时提高LED出光效率提高,近年来引起了国内外的广泛关注。概述了图形化蓝宝石衬底的研究进展,包括图形化蓝宝石衬底的制备工艺、图形尺寸、图形形状及图形化蓝宝石衬底的作用机理;详细介绍了凹槽状、圆孔状、圆锥形、梯形和半球状5种图形形状,并分析了GaN材料在不同图形形状的图形化蓝宝石衬底上的生长机理及不同图形形状对GaN基LED器件性能的影响。对图形化蓝宝石衬底技术的研究方向进行了展望,提出了亟待研究和解决的问题。 展开更多

关键词 图形化蓝宝石衬底 刻蚀 GAN基LED 内量子效率 光提取效率

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用于GaN基发光二极管的蓝宝石图形衬底制备进展 被引量：13

11

作者 崔林 汪桂根 +2 位作者 张化宇 周福强 韩杰才 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期897-905,共9页

近几年,图形化蓝宝石衬底因其作为GaN基发光二极管外延衬底,不仅能降低GaN外延薄膜的线位错密度,还能提高LED的光提取效率而引起国内外许多科研机构的广泛研究兴趣.本文综述了图形化蓝宝石衬底提高GaN基发光二极管性能的作用机理,重点... 近几年,图形化蓝宝石衬底因其作为GaN基发光二极管外延衬底,不仅能降低GaN外延薄膜的线位错密度,还能提高LED的光提取效率而引起国内外许多科研机构的广泛研究兴趣.本文综述了图形化蓝宝石衬底提高GaN基发光二极管性能的作用机理,重点评述了目前图形化蓝宝石衬底的制备方法(湿法刻蚀、干法刻蚀、固相反应)和图形尺寸(微米图形化、纳米图形化),分析比较了不同制备方法和图形尺寸制备蓝宝石图形衬底对GaN基发光二极管性能改善,最后针对蓝宝石图形衬底制备存在的问题对其今后的发展方向做出了展望. 展开更多

关键词 图形化蓝宝石衬底 氮化镓 发光二极管 横向外延过生长 综述

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蓝宝石衬底材料的研究及应用进展 被引量：7

12

作者 考政晓 叶大千 +1 位作者 于璇 张保国 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期102-107,共6页

蓝宝石因为其生产技术成熟、稳定性好、性价比高而被广泛应用于光电领域,成为GaN基光电器件的主要衬底材料。传统的蓝宝石衬底生长GaN薄膜存在许多问题,如由晶格常数不同产生的晶格失配、热应力失配等,且GaN薄膜结晶质量较差、光线提取... 蓝宝石因为其生产技术成熟、稳定性好、性价比高而被广泛应用于光电领域,成为GaN基光电器件的主要衬底材料。传统的蓝宝石衬底生长GaN薄膜存在许多问题,如由晶格常数不同产生的晶格失配、热应力失配等,且GaN薄膜结晶质量较差、光线提取效率低。介绍了图形化蓝宝石衬底技术在制作Ga N基LED器件中的应用,比较了几种图形化衬底对LED的发光性能的影响。在图形化蓝宝石衬底上采用PVD法生长AlN薄膜,可以降低GaN薄膜的螺旋位错和刃位错、提高MOCVD生长效率、显著提高设备利用率。另外,介绍了蓝宝石衬底在SOS领域的应用,列出了SOS工艺对蓝宝石衬底的具体要求。蓝宝石作为一种重要的衬底材料,未来的发展前景会更加广阔。 展开更多

关键词 图形化蓝宝石衬底 PVD法生长Al N SOS

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基于PSS刻蚀平台的真空微气压控制研究 被引量：1

13

作者 林永奔 李勇滔 +3 位作者 李超波 夏洋 汪明刚 陈焰 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期93-99,共7页

针对当前图形化蓝宝石衬底ICP干法工艺刻蚀流程,对工艺腔室真空环境微气压调节非线性特征进行了动态监测,本文提出了一种基于自适应模糊PID的微气压控制算法。该算法利用质量流量计MFC及真空泵组减压阀的参数调节,实现真空环境微气压调... 针对当前图形化蓝宝石衬底ICP干法工艺刻蚀流程,对工艺腔室真空环境微气压调节非线性特征进行了动态监测,本文提出了一种基于自适应模糊PID的微气压控制算法。该算法利用质量流量计MFC及真空泵组减压阀的参数调节,实现真空环境微气压调节。通过Matlab仿真及刻蚀流程气压控制测试表明,工艺腔室的真空微气压自适应模糊PID控制基本符合仿真结果。在气压为0.13～20Pa的真空环境下,工艺腔室气压动态控制效果良好,具有鲁棒性强、超调量小、过渡时间短等特点,满足工艺刻蚀流程中正常刻蚀速率、选择比及均匀性等指标。 展开更多

关键词 图形化蓝宝石衬底 微气压 自适应模糊PID控制 MATLAB仿真

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溅射AlN技术对GaN基LED性能的影响 被引量：5

14

作者 张洁 《半导体技术》 CSCD 北大核心 2017年第9期706-710,共5页

研究了在图形蓝宝石衬底(PSS)上利用磁控溅射制备AlN薄膜的相关技术,随后通过采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)在相关AlN薄膜上生了长GaN基LED。通过一系列对比实验,分析了AlN薄膜的制备条件对GaN外延层晶体质量的影响,研究了AlN薄膜溅... 研究了在图形蓝宝石衬底(PSS)上利用磁控溅射制备AlN薄膜的相关技术,随后通过采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)在相关AlN薄膜上生了长GaN基LED。通过一系列对比实验,分析了AlN薄膜的制备条件对GaN外延层晶体质量的影响,研究了AlN薄膜溅射前N2预处理功率和溅射后热处理温度对GaN基LED性能的作用机制。实验结果表明:AlN薄膜厚度的增加,导致GaN缓冲层成核密度逐渐升高和GaN外延膜螺位错密度降低刃位错密度升高;N2处理功率的提升会加剧衬底表面晶格损伤,在GaN外延膜引入更多的螺位错;AlN热处理温度的升高粗化了表面并提高了GaN成核密度,使得GaN外延膜螺位错密度降低刃位错密度升高;而这些GaN外延膜位错密度的变化又进一步影响到LED的光电特性。 展开更多

关键词 GaN基发光二极管(LED) 图形化蓝宝石衬底(pss) 磁控溅射 ALN薄膜 位错

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对胶体球光刻中单层胶体晶体曝光特性的研究

15

作者 陈春梅 杨瑞霞 +3 位作者 马文静 田树盛 滕世豹 刘海萍 《半导体技术》 CAS 北大核心 2019年第1期38-42,共5页

对胶体球光刻中单层胶体晶体(MCC)的曝光特性进行了研究。利用磁控溅射的方法在蓝宝石衬底上生长SiO2薄膜并旋涂光刻胶,通过固液界面自组装的方法在光刻胶上制备了单层胶体晶体。胶体球光刻利用单层胶体晶体作为微透镜阵列,通过紫外曝... 对胶体球光刻中单层胶体晶体(MCC)的曝光特性进行了研究。利用磁控溅射的方法在蓝宝石衬底上生长SiO2薄膜并旋涂光刻胶,通过固液界面自组装的方法在光刻胶上制备了单层胶体晶体。胶体球光刻利用单层胶体晶体作为微透镜阵列,通过紫外曝光的方法在光刻胶上制备微孔阵列。光刻胶上图形的周期性与胶体球的直径有关,并且大直径的胶体球的聚光性能要强于小直径胶体球,在曝光过程中随着曝光时间的增加,由于曝光量的增加以及光刻胶的漂白现象,光刻胶上微孔的尺寸也在增加。最后以曝光后的光刻胶为掩膜,将感应耦合等离子体刻蚀技术(ICP)以及湿法腐蚀相结合,制备出了图形化蓝宝石(PSS)衬底。 展开更多

关键词 胶体球光刻 单层胶体晶体(MCC) 曝光特性 刻蚀 图形化蓝宝石衬底(PSS)

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PVD AlON缓冲层的GaN外延层生长

16

作者 寻飞林 《半导体技术》 CAS 北大核心 2020年第5期379-382,403,共5页

采用物理气相沉积(PVD)技术在4英寸(1英寸=2.54 cm)图形化蓝宝石衬底(PSS)上沉积4种AlN或AlON薄膜样品,使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)在样品上外延生长GaN。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)与高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM... 采用物理气相沉积(PVD)技术在4英寸(1英寸=2.54 cm)图形化蓝宝石衬底(PSS)上沉积4种AlN或AlON薄膜样品,使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)在样品上外延生长GaN。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)与高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)对GaN外延层进行表征分析。实验结果表明:在PSS上溅镀AlN缓冲层时,AlN/蓝宝石界面处的氧浓度决定GaN样品的生长模式。通入氧形成的AlON能够减少GaN晶体在PSS侧壁生长,提高GaN晶体质量。GaN/AlON或(AlN/AlON)/PSS结构的GaN的螺位错密度为4.40×10^7~5.03×10^7 cm^-2,刃位错密度为1.70×10^8~1.71×10^8 cm^-2;而GaN/AlN或(AlON/AlN)/PSS结构的GaN的螺位错密度为2.55×10^8~7.65×10^8 cm^-2,刃位错密度为1.38×10^10~2.89×10^10 cm^-2;GaN/AlN/PSS结构相比GaN/AlON/PSS结构的GaN位错密度高1~2个数量级。 展开更多

关键词 GAN ALON ALN 图形化蓝宝石衬底(PSS) 物理气相沉积(PVD)

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