Substrat matériel est la pierre angulaire du développement de la technologie de l’industrie d’éclairage semi-conducteur. Matériaux de substrat différentes, de technologies différentes de croissance épitaxiale, chip technologie et technologie de conditionnement des dispositifs de traitement, le matériau de substrat détermine le développement de la technologie d’éclairage de semi-conducteurs.
Le choix du substrat dépend principalement sur les aspects suivants de neuf :
Bonnes caractéristiques structurelles, epitaxial matériau et la structure cristalline de substrat de la même ou semblable, degré de décalage constant de trellis est petit, bon cristallinité, densité de défaut est faible
Caractéristiques de la bonne interface, est propice à la nucléation matière épitaxiale et adhérence forte
Stabilité chimique est bonne, dans la croissance épitaxiale de la température et l’atmosphère n’est pas facile à briser en bas et à la corrosion
Bonne performance thermique, y compris la bonne conductivité thermique et résistance thermique
Bonne conductivité, on peut faire monter et descendre de la structure
Bonnes performances optiques, le tissu produit par la lumière émise par le substrat est petit
Bonnes propriétés mécaniques, traitement de l’appareil, y compris l’amincissement, de polissage et de coupe faciles
Prix bas
Grande taille, nécessite généralement un diamètre d’au moins 2 pouces
Le choix du substrat pour rencontrer les aspects susmentionnés du neuf est très difficile. Par conséquent, à l’heure actuelle uniquement par les changements technologiques de croissance épitaxiale et dispositif de traitement technologique pour s’adapter aux différents substrats sur la recherche de dispositif électroluminescent semi-conducteur et le développement et la production. Il existe de nombreux substrats de nitrure de gallium, mais il y a seulement deux substrats qui peuvent être utilisés pour la production, à savoir saphir Al2O3 et silicon carbide SiC des substrats. Tableau 2-4 qualitativement compare les performances des cinq substrats de croissance de nitrure de gallium.
Évaluation du substrat matériel doit tenir compte des facteurs suivants :
La structure du substrat et le match épitaxiales : le matériau épitaxial et la structure de matière cristalline de substrat de la constante de réseau identiques ou similaires, discordance cristallinité petite, bonne, densité de défaut est faible ;
Le coefficient de dilatation thermique du substrat et le match épitaxiales : le coefficient de dilatation thermique du match est très important, epitaxial film et le matériau de substrat dans la différence de coefficient de dilatation thermique n’est pas possible de réduire la qualité du film épitaxiale, mais travaillent également dans le dispositif de processus, en raison de la chaleur causée des dommages à l’appareil ;
La stabilité chimique du substrat et le match épitaxiales : le matériau de substrat devra être bonne stabilité chimique, la température de croissance épitaxiale et atmosphère n’est pas facile de casser vers le bas et à la corrosion, ne peut pas à cause de la réaction chimique avec le film épitaxial de réduire la qualité du film épitaxiale ;
Préparation du matériel du degré de difficulté et le niveau du coût : en tenant compte des besoins du développement industriel, substrat préparation matériel exigences simples, le coût ne devrait pas être élevé. La taille du substrat n’est généralement pas moins de 2 pouces.
Il y a actuellement plus de matériaux substrat pour LED à base de GaN, mais il y a actuellement que deux substrats qui peuvent être utilisés pour la commercialisation, à savoir le saphir et le substrat en carbure de silicium. Autres tels que GaN, TR, substrat de ZnO est encore en phase de développement, il est encore assez loin de l’industrialisation.
Nitrure de gallium :
Le substrat idéal pour la croissance de GaN est GaN monocristal matériel, qui peut grandement améliorer la qualité de cristal d’épitaxiales, réduire la densité de dislocations, améliorer la vie de l’appareil, améliorer l’efficacité lumineuse et améliorer le dispositif densité de courant de travail. Cependant, la préparation du monocristal de GaN est très difficile, que jusqu'à présent il n’y a aucun moyen efficace.
Oxyde de zinc :
ZnO a pu devenir substrat epitaxial candidat GaN, parce que les deux ont une ressemblance très frappante. Les deux structures cristallines sont les mêmes, la reconnaissance du réseau est très faible, la largeur de bande interdite est proche (bande avec valeur discontinue est petit, barrière de contact est petit). Toutefois, la faiblesse fatale de ZnO comme substrat epitaxial GaN est facile à se décomposer et se corroder à la température et l’atmosphère de croissance épitaxiale de GaN. À l’heure actuelle, ZnO matériaux semi-conducteurs ne peuvent pas être utilisés pour la fabrication de dispositifs optoélectroniques ou appareils électroniques de haute température, principalement la qualité du matériau n’atteint pas le niveau périphérique et les problèmes de dopage n’ont pas été vraiment résolus, type P convient à l’équipement de semi-conducteur à base de ZnO croissance matérielle n’a pas encore développé avec succès.
Saphir :
Le substrat plus commun pour la croissance de GaN est Al2O3. Ses avantages sont bonne stabilité chimique, n’absorbent pas la lumière visible, abordable, technologie de fabrication est relativement mature. Conductivité thermique faible même si l’appareil n’est pas exposée dans les petit travaux en cours n’est pas assez évidente, mais dans la puissance de courant élevé au titre de le œuvre du problème est très importante.
Carbure de silicium :
SiC comme un matériau de substrat largement utilisé dans le saphir, il n’y a aucune troisième substrat pour la production commerciale de GaN LED. SiC le substrat a bonne stabilité chimique, bonne conductivité électrique, bonne conductivité thermique, n’absorbent pas la lumière visible, mais l’absence d’aspects est également très en vue, tels que le prix est trop élevé, la qualité du cristal est difficile à réaliser Al2O3 et Si si un traitement mécanique bonne performance est médiocre, en outre, absorption de substrat SiC de 380 nm sous le UV light, ne convient pas pour le développement des LED UV inférieur à 380 nm. En raison de la conductivité bénéfique et la conductivité thermique du substrat de la SiC, il peut résoudre le problème de la dissipation de la chaleur de puissance type périphérique LED GaN, donc il joue un rôle important dans la technologie d’éclairage de semi-conducteurs.
Par rapport à saphir, SiC et GaN épitaxiales treillis correspondant est améliorée. En outre, SiC a un bleu propriétés luminescentes et un matériau de faible résistance, peut faire des électrodes, afin que l’appareil avant de l’emballage du film épitaxial est entièrement testé pour améliorer le SiC comme une compétitivité matériaux de substrat. Étant donné que la structure en couches de carbure de silicium est facilement clivée, une surface de clivage de haute qualité peut être obtenue entre le substrat et le film épitaxial, ce qui simplifie grandement la structure de l’appareil ; mais dans le même temps, grâce à sa structure multicouche, le film épitaxial introduit un grand nombre de mesures défectueuses.
L’objectif d’atteindre l’efficacité lumineuse est d’espérer pour le GaN du substrat GaN parvenir à bas prix, mais aussi à travers le substrat de GaN à efficace, grande surface, haute puissance de feu simple à réaliser, ainsi que de la technologie par simplification et rendement améliorer. Une fois que l’éclairage à semi-conducteurs est devenu une réalité, son importance autant qu’Edison a inventé à incandescence. Une fois dans le substrat et les autres domaines technologiques clés pour réaliser une percée, son processus d’industrialisation sera un développement rapide.
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