蓝宝石PSS制程技术.pdf

PSS制程技术 合能阳光 目录 PSS概述 PSS在LED中的应用 PSS在LED中的实现方式 PSS制程难点及其解决方法 总结 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 PSS概述 PSS是Patterned Sapphire Substrate的简称 即图 形化蓝宝石基板 此技术可以有效的减少差排密 度 还可提升光取出效率 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 PSS在LED中的应用 1 有效的减少差排密度 减少外延生长缺陷 提 升外延片品质 2 改变LED光学路线 提升LED外部量子效应 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 PSS在LED中的实现方式 这项技术主要有wet etching和Dry etching 两种实现方式 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 一 Wet etching 实现PSS原理 由于SiO2在浓硫酸和浓磷酸 中被高温腐蚀时是各向同性 的 Al2O3因为其结构的原 因 如图2 17 被腐蚀时是 各项异性的 所以当发现图形边缘由圆变 直时 表明已经开始腐蚀蓝 宝石衬底了 可以调节腐蚀 时间控制图形的大小 图蓝宝石结构示意图 O2 Al3 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 二 Wet etching flow 利用硫酸 H2SO4 重重百分浓度96 与磷酸 H3PO4 重量百分浓度86 两种酸性混合液体依 各重混合比例调制所需之蚀刻溶液 并使用厚度 5000 的二氧化矽 SiO2 做为蚀刻阻挡层 hard mask 以保护所定义图形 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 三 溶液配比及蚀刻温度对图形的影响 不同硫酸磷酸体积比于不同蚀刻温度下之蚀刻轮廓 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 四 不同图形对LED光电特性的影响 图 b 图 c图 d 图2 23 不同图形 平面衬底a 三棱台 b 三棱锥c 球冠d 的衬底上生长GaN 外延层的XRD曲线 图2 24 不同图形 三棱锥a 球冠 b 三棱台c 平面衬底d 的衬底上生长GaN 基LED器件的出光功率随注入电流变化图 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Dry etching flow PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Dry etching蚀刻参数 不同气体比例对蚀刻图形的影响 a 100 BCl3 b 20 Cl2 80 BCl3 c 20 HCl 80 BCl3 d 10 HBr 90 BCl3 不同气体比例对蚀刻速率及 选择比的影响 CL离子浓度对蚀刻速率及 选择比的影响 Sapphire Etch Rate 50nm min Selectivity to PR 0 4 1 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ICP sapphire etching 圖1為800nm之蝕刻後之圖形 深度為550nm 圖1為600nm之蝕刻後之圖形 深度為450nm PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 PSS制程难点 2 黄光图形 黄光制程线宽与精度之 挑战 黄光制程线宽与精度 之挑战 3 黄光图形 保持图形一致性之 挑战 5 BOE蚀刻 6 PR 去除 3 Dry etching PR选择比及sapphire蚀刻 速率之挑战 稳定蚀刻速率及蚀刻 温度之控制 7 Sapphire etching 4 PR 去除8 SIO2去除 2 SIO2沉积 1 Sapphire clean1 Sapphire clean Process flow制程难点制程难点Process flow Dry etchingWet etching PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 解决方法 4 PR 去除8 SIO2去除 3 Dry etching PR选择比及 sapphire蚀刻速 率之挑战 1 Wet etching 采用匀温性较的 温度控设备 2 ICP须加 Backside He Cooling装置 稳定蚀刻速率 及蚀刻温度之 控制 7 Sapphire etching 6 PR 去除 保持图形一致 性之挑战 5 BOE蚀刻 2 黄光图形 黄光制程线宽与 精度之挑战 黄光制程使用 stepper以及喷淋 式显影方式 黄光制程线宽 与精度之挑战 3 黄光图形 2 SIO2沉积 1 Sapphire clean1 Sapphire clean Process flow制程难点制程难点Process flow Dry etching 解决办法 Wet etching PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 总结 实现PSS的两种制程方式优缺点并存 详细见下表 结 构上都具有提升LED亮度之功效 但蚀刻图形状况须配合 磊晶方能达到最佳效果 1 成本较高 2 设备须具有较高的冷却系统 1 蚀刻速率较为不稳定 产品一直性欠佳 2 蚀刻环