由于目前LED 行业要求高定制化的外延工艺,图形化蓝宝石衬底制备的最好工艺我们没法获得。但是图形的设计方案各式各样,可以预知在将来图形化蓝宝石衬底的设计方案不会有过多的重复。我们现在知道的比较传统的图形就有很多,如半球,圆锥,三方锥和四方锥等图形。由于各方面的限制,即便各项研究证明,图形的尺寸越小,最好在100纳米到1000纳米之间,其制备的LED光效越高,但目前LED 行业大部分的企业生产的图形化衬底图形仍然为3到4微米的尺寸。
目前图形化蓝宝石衬底的制备主要有干法刻蚀、湿法刻蚀两种,其中湿法刻蚀成本低,工艺简单,生产效率高,但是湿法刻蚀的衬底图形不够精密。干法刻蚀则可以自主更改机台的工艺参数,制备出较为精密的刻蚀图形。PSS技术的首次出现在2000年,美国的Ashby等人研究采用了单步生长的方法,在具有条形结构的蓝宝石衬底上生长GaN薄膜,在研究过程中,他们发现了GaN的悬挂臂外延,其出现在衬底的凹槽区域。此后2001年,日本的Tadatomo等人首次提出了采用干法刻蚀的方法来制备具有周期性条纹的蓝宝石衬底,明显地提高了由其制备的LED芯片外量子效率。经过十几年的发展,当前国内外大多数企业都已经开始采用PSS技术。不同企业的PSS刻蚀图形大相径庭,由于大家需求的图形不同,各个企业制作工艺也就各有特色。但大体的图形结构种类有以下几种:
PSS技术的发展如火如荼,MOCVD的发展也不甘落后,MOCVD是以外延工艺制造氮化物半导体材料的关键设备`751^文*论[文]网www.751com.cn,时至今日,中国在氮化物半导体终端应用产品方面已经是生产大国,但在MOCVD方面起步较晚,在关键技术上仍受制于国外,国内整个的MOCVD设备市场几乎被美国和德国几家生产MOCVD设备的大型企业完全垄断。
在四、五年前,我国的MOCVD还是完全依赖进口,国内的一些企业决定进入MOCVD行业,希望打破国外的垄断状况,但由于都是在起步摸索阶段,人们对国产MOCVD还没有真正重视起来。但由于国内各项基础设施齐全,半导体产业规模相当庞大,MOCVD国产化的进度基本令人满意,也吸引了更多企业进入这一行业。
近两年来,首批国产MOCVD设备开始进行初步投产测试,在经过长时间的试验后,已经有部分国产MOCVD设备开始进行大规模量产。一些国内LED芯片生产企业开始信任国产MOCVD设备,这是国产MOCVD的一大阶段性成果。也预示着国产MOCVD进入了新的阶段,开始走向国际市场,与各国企业同台竞争。国家政府对于这块发展也是相当重视,不仅有各地政府的大力支持,还有国家整体规划的发展目标。
总的来说,国内的一些企业已经能够大规模生产与国际领先水平相当的MOCVD设备,这说明我国已经在MOCVD设备发展这条路上迈出了坚实的一步,为我国半导体行业打下了坚实基础。
放眼未来,PSS技术以及MOCVD技术的发展肯定会进一步优化,图形的尺寸会越来越小,图形会越来越复杂,一些新的技术也会应用其中,例如空气孔技术,光子晶体技术等等。随着技术的发展,工艺也会不断进步。总之,这表明了其应用拥有相当广阔的前景。
GaN基材料研究现状和发展趋势(3):http://www.751com.cn/yanjiu/lunwen_44649.html