濕式蝕刻工藝提高led光萃取效率之產(chǎn)能與良率(編輯修改稿)
2025-01-16 22:03 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 式蝕刻圖形化藍(lán)寶石基板制作GaN LED并評(píng)估其效能，圖7為傳統(tǒng)LED和PPS LED的電流輸出光功率曲線之關(guān)係圖，在20mA操作電壓下，傳統(tǒng)LED和PPS mW，PPS ~。此外，在20mA操作電壓下，傳統(tǒng)LED和PPS LED的外部量子效率(External Quantum Efficiency)%%，PPS 。因此PPS技術(shù)不只利用藍(lán)寶石基板的特殊幾何結(jié)構(gòu)，將光導(dǎo)引至逃逸角錐(Escape Cone)進(jìn)而發(fā)射出去，以增加LED的外部量子效率外，濕式蝕刻PPS結(jié)構(gòu)也可降低Sapphire基板之差排缺陷密度，以進(jìn)而提高GaN的磊晶品質(zhì)[3, 4, 5]。圖經(jīng)濕式蝕刻圖形化藍(lán)寶石基板，其表面因晶格特性，會(huì)被蝕刻出成57o傾斜的的{1102}面(R Plane)，可以大大增加光的萃取效率[3]。圖傳統(tǒng)的LED和PPS LED的電流輸出光功率曲線之關(guān)係圖[3, 4]。 磊晶后藍(lán)寶石基板之蝕刻工藝元件形狀化之覆晶LED是使用高溫磷酸來(lái)蝕刻藍(lán)寶石基板的側(cè)邊(Sapphire Sidewall Etching。 SSE)，并使基板背面粗糙化(Sapphire Backside Roughing。 SBR)，以此雙重方式來(lái)達(dá)到增加光萃取效果，其詳細(xì)工藝流程如圖8所示。首先在藍(lán)寶石基板上磊晶制作GaN之LED結(jié)構(gòu)，再將藍(lán)寶石基板磨薄至200 μm厚度，以利于后續(xù)芯片切割之進(jìn)行，接著分別在元件上下面鍍上二氧化硅(SiO2)當(dāng)作蝕刻保護(hù)層，使用黃光微影工藝來(lái)定義藍(lán)寶石基板被蝕刻的開(kāi)口位置。接著將已設(shè)計(jì)圖案化之藍(lán)寶石基板浸入高溫300℃的磷酸與硫酸的混合液中，進(jìn)行藍(lán)寶石基板之側(cè)邊蝕刻，接者去除二氧化硅保護(hù)層。后續(xù)進(jìn)行透明導(dǎo)電膜(ITO)與金屬電極(Electrode)制作，并用覆晶(Flip Chip)設(shè)備將芯片黏著于硅基板上，制作完成之元件剖面，如圖9所示[4, 6]。藍(lán)寶石的蝕刻速率與磷酸和硫酸的比例，以及蝕刻液溫度有關(guān)，由于蝕刻結(jié)果取決于其晶格結(jié)構(gòu)，蝕刻會(huì)沿者藍(lán)寶石的晶格面進(jìn)行，至于藍(lán)寶石基板的背面，因?yàn)槠湓臼且粋€(gè)粗糙面，所以無(wú)法在其表面鍍上一層均勻的二氧化硅保護(hù)層，在進(jìn)行蝕刻時(shí)，覆蓋二氧化硅較薄區(qū)域的藍(lán)寶石基板則會(huì)先被蝕刻，進(jìn)而形成粗糙化的表面。在發(fā)光性能表現(xiàn)上，有制作元件形狀化之覆晶LED比傳統(tǒng)覆晶發(fā)光二極體的流明度增加了62%；在功率的表現(xiàn)上，于20mA的注入電流下， mW， mW，增加了52%，如圖10所示[4, 6]。圖元件形狀化之覆晶LED工藝流程圖[6]。圖具形狀化之覆晶LED結(jié)構(gòu)示意圖[6]。(a) 電流發(fā)光強(qiáng)度圖(b) 電流輸出功率圖圖有無(wú)形狀化之覆晶LED的(a)電流發(fā)光強(qiáng)度與(b)電流輸出功率比較圖[6]。此外，針對(duì)芯片后段工藝，在雷射切割芯片后之殘留物問(wèn)題，也可應(yīng)用高溫磷酸蝕刻技術(shù)來(lái)解決此問(wèn)題，因?yàn)槭褂美咨淝懈頛ED芯片后，會(huì)將基材燒出一道痕跡，因此
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