湿式蚀刻工艺提高LED光萃取效率之产能与良率

1湿式蚀刻工艺提高LED光萃取效率之产能与良率主题:

技术1、前言近几年来III族氮化物(III-Nitride)高亮度发光二极体(HighBrightnessLightEmissionDiode;HB-LED)深获广阔重视，目前广泛应用于交通号誌、LCD背光源及各种照明使用上。根本上，GaNLED是以磊晶(Epitaxial)方式生长在蓝宝石基板(SapphireSubstrate)上，由于磊晶GaN与底部蓝宝石基板的晶格常数(LatticeConstant)及热膨胀係数(CoefficientofThermoExpansion;CTE)相差极大，所以会产生高密度线差排(ThreadDislocation)达108~1010/cm2，此种高密度线差排那么会限制了GaNLED的发光效率。此外，在HB-LED结构中，除了主动层(ActiveRegion)及其他层会吸收光之外，另外必须注意的就是半导体的高折射係数(HighRefractiveIndex)，这将使得LED所产生的光受到侷限(TrappedLight)。以图1来进行说明，从主动区所发射的光线在到达半导体与周围空气之界面时，如果光的入射角大于逃逸角锥(EscapeCone)之临界角(CriticalAngle;αc)时，那么会产生全内反射(TotalInternalReflection)；对于高折射係数之半导体而言，其临界角都非常小，当折射係数为3.3时，其全内反射角那么只有17o，所以大部份从主动区所发射的光线，将被侷限(Trapped)于半导体内部，这种被侷限的光有可能会被较厚的基板所吸收。此外，由于基板之电子与电洞对，会因基板品质不良或效率较低，导致有较大机率产生非辐射復回(RecombineNon-Radiatively)，进而降低LED效率。所以如何从半导体之主动区萃取光源，以进而增加光萃取效率(LightExtractionEfficiency)，乃成为各LED制造商最重要的努力目标。目前有两种方法可增加LED光之萃取效率：(1)第一种方法是在LED磊晶前，进行蓝宝石基板的蚀刻图形化(PatternSapphireSubstrate;PSS)；(2)第二种方法是在LED磊晶后，进行蓝宝石基板的侧边蚀刻(SapphireSidewallEtching;SSE)，以及基板反面粗糙化(SapphireBacksideRoughing;SBR)。本文将参考相关文献[1~6]，探讨如何利用高温磷酸湿式化学蚀刻技术，来到达增加LED光萃取效率之目的。此外，针对LED生产线之高产能与高良率需求时，在工艺系统设计制作上必须考虑到哪些因数，亦将进行详细探讨，以期到达增加LED光萃取效率之目的。图1、从主动区所发射的光线在到达半导体与周围空气之界面时，如果光的入射角大于临界角(αc)时，那么会产生全内反射。对2、仍磊圣晶前丹蓝宝伯石基误板之驾蚀刻望图形欢化(杆PP神S)黄工艺自蓝宝喂石基氧板蚀佳刻图种形化丢(P辣PS奥)可键以有辛效增孩加光默的萃请取效蝇率，饶因为吩藉由况基板蔽外表危几何思图形蝴之变既化，织可以录改变垮LE枯D的惜散射瘦机制词，或掩将散魄射光柳导引戚至L届ED饥内部只，进假而由孟逃逸统角锥悉中穿巡出。富目前阅使用优单步负骤无川光罩兔乾式分蚀刻惯技术喝(M文as搅kl鱼es志s臣Dr近y签Et苹ch晶in心g)嗓来加毕工蓝宽宝石前(S城ap欲ph擦ir为e)慰基板役，虽乌然可茂以改职善内绝部量堂子效禾率(答In拔te宿rn两al怨Q翁ua平nt踪um远E乖ff并ic堆ie贵nc术y)到和光搁萃取逮率(吼Li沟gh静t貌Ex柿tr贵ac管ti园on慎E娘ff装ic隐ie低nc尖y)都，然障而由钳于蓝柜宝石束基板汉外表除非常纱坚硬舟，乾勿式蚀栗刻会瞧损伤歌蓝宝涉石表劳面，蝶使得瓶线差他排(剩Th逐re道ad达D氧is检lo回ca娃ti勤on确)由舒基板量逐渐扩延伸神到顶导端的汽Ga游N磊境晶层奏，因笛而影赴响到桐LE软D之由磊晶承品质庭，所舰以一特般都巨倾向棉使用止湿式欲化学省蚀刻横方式妙。有查关蓝驾宝石泥基板街之湿仍式化勾学蚀绢刻图职形化滚，以狗及L破ED捞之前批段工柴艺流增程，玻说明位如下堆：修A.滑

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