PSS (蓝宝石衬底图形化)
PSS图形衬底
简介：PSS加工是LED全产业链中一个非常重要，但目前有些被忽视的领域。
及时切入PSS项目建设，具有投资规模适中、人工需求少、高科技附加值高、实施周期短、无优势竞争对手等诸多优点，是一个非常适宜切入LED行业投资的好项目。
最近几年，一直到现在，国内LED行业非常火爆，缘于半导体照明技术的进步满足对高亮度照明需求的必然结果。
美国公布的LED照明路线图显示自2012年开始，LED照明将从运行成本上优于传统的荧光灯照明，2020年从采购成本加上运行成本的综合成本全面优于传统照明方式，从而拉开人类照明文明史的新纪元。
在国内LED产业链上，上游蓝宝石长晶领域与中游外延芯片领域大举发力，新的、数亿甚至数十亿元巨额投资的项目层出不穷，强力推动LED行业爆炸性发展。
在此关键时刻，如何把握全产业链中的薄弱环节？如何把握LED行业中的机会？如何认清高科技项目的实施细节避免投资受损？将会是理智的投资者所面临的问题。
经过我们多位半导体行业资深人士的研究，并紧密跟踪行业发展趋势、结合行业数据、参考金融投资机构的分析，我们认为蓝宝石衬底图形化（Pattern Sapphire Substrate，PSS）项目是一个投资规模适中、人工需求少、高科技附加值高、实施周期短（筹建到达产<1年）的好项目，特别适合传统行业，或LED 中下游企业向高科技、高端领域转型。
PSS项目从上游蓝宝石长晶、切磨抛厂家购买衬底片，经PSS加工后，销售给LED外延芯片加工单位，最终提高LED的出光光效（即增亮一般超过30%以上），同时改善蓝宝石衬底缺陷。
经过我们测算，一条月产1万片的2inch蓝宝石图形化衬底片的生产线，需要1000万元人民币（下同）左右，首期投资需建设class 1000级的洁净车间及配套厂务系统，加上流动资金，约需2000万元左右，实施周期<1年。
形成规模化生产优势，一般需投资建设5条生产线，形成年产60万片的生产能力，现金投资总共5000万元左右，实施周期<3年。
蓝宝石衬底、LED衬底“四剑客”布局如哪般!
蓝宝石衬底、LED衬底“四剑客”布局如哪般！来源微信公众号：蓝宝石材料蓝宝石材料资讯公众号，每天晚上10点左右推送，都是精华内容哦。
目前用于LED产业化的衬底主要有蓝宝石（Al2O3）、SiC和Si，Cree公司用SiC为衬底，东芝公司宣布8″的硅衬底生长LED将于2013年产业化，其余的大部分以蓝宝石为主。
全球生产蓝宝石衬底有130多家，其中有80多家是近两年加入的。
2012年的需求量约9600万片（以2″计算），其中蓝宝石图形化衬底（PSS）占70%~80%，目前仍以2″和4″衬底片为主，由于同样面积的6″晶片比2″晶片要多出52%芯片，所以预测几年后将以6″为主。
由于生产能力过大，供大于求，致使蓝宝石晶片价格大幅度下降，大约为每片7~8美元。
在蓝宝石晶体生长上大部分采用A轴向生长，取出C轴向的晶片，材料利用率过低，2″为35%左右，6″约为20%。
据有资料显示：采用CHES法直接按C轴向生长，材料利用率可达75%，而且减少了张力和应力，从而降低了衬底晶片的弯曲度和翘曲度，因此，极大提高了蓝宝石衬底的生产效率、晶片质量及降低成本。
近几年全球正在研究很多LED的新衬底，取得了很大成果。
中国生产蓝宝石衬底的企业约50家，其中已投产约30家左右，生产能力已达1亿片/年（以2″计算），超过全球的需求量。
而且由于蓝宝石企业直接生产PSS衬底的不多，企业的竞争力较差，企业走向转型、整合、兼并是必然的。
另外，还有山东华光采用SiC衬底生长LED，南昌晶能采用6″的Si衬底生长LED，均取得较好成果。
蓝宝石衬底（1）图形衬底衬底是支撑外延薄膜的基底，由于缺乏同质衬底，GaN基LED一般生长在蓝宝石、SiC、Si等异质衬底之上。
发展至今，蓝宝石已经成为性价比最高的衬底，使用最为广泛。
由于GaN的折射率比蓝宝石高，为了减少从LED出射的光在衬底界面的全发射，目前正装芯片一般都在图形衬底上进行材料外延以提高光的散射。
图形化蓝宝石衬底工艺研究进展_黄成强
0
引言
［1 ］
［1 － 4 ］ 。 短程光学通信和生物传感器 由于蓝宝石的低成本、热稳定性、化学稳定性
氮化镓 （ GaN ） 基 LED 体积小、 重量轻、 寿 命长 ，广泛用 于 显 示、 指 示 灯、 背 光 灯、 固 态 照明、交通信号灯、 全彩打印机、 汽车前向照明、
基金项目： 国家自然科学基金资助项目 （ 60727003 ） mail： b_chen@ 139． com 通信作者： 陈波，EJuly 2012
Abstract： Patterned sapphire substrate （ PSS ） can significantly enhance the brightness of the LED． The PSS is made through the combination of photolithography and etching． The study on PSS mainly focuses on photolithography，etching and the mechanism of brightness enhancement by PSS． At present，microscale PSSLED showed 30% higher luminous power than a flat substrate LED and the microscale PSS was applied in common． The development of PSS technology has experienced from striated pattern to hemispherical and coneshaped pattern，from wet etching to dry etching，from microscale to nanoscale． For the excellent effect on the brightness，nanoscale PSS will be widely applied． Key words： patterned sapphire substrate （ PSS ） ； light emitting diode （ LED ） ； lithography； nanoimprint lithography （ NIL） ； etching EEACC： 4260D
LED用蓝宝石基板(衬底)详细介绍
蓝宝石切面图图
晶体结构图上视图பைடு நூலகம்
晶体结构侧视图
Al2O3分之结构图
蓝宝石结晶面示意图
最常用来做GaN磊晶的是C面(0001)这个不具极性的面,所以GaN的极性 将由制程决定 (a)图从C轴俯看 (b)图从C轴侧看
蓝宝石(Al2O3)特性表 蓝宝石(Al2O3)特性表 (Al2O3)
分子式 密度 晶体结构 晶格常数 莫氏硬度 熔点 沸点 热膨胀系数 比热 热导率 折射率 dn/dt 透光特性 介电常数
4 蓝宝石基板应用种类 广大外延片厂家使用的蓝宝石基片分为三种:
1:C-Plane蓝宝石基板 这是广大厂家普遍使用的供GaN生长的蓝宝石基板面.这主要是因为 蓝宝石晶体沿C轴生长的工艺成熟、成本相对较低、物化性能稳定,在 C面进行磊晶的技术成熟稳定. 2:R-Plane或M-Plane蓝宝石基板 主要用来生长非极性/半极性面GaN外延薄膜,以提高发光效率.通常 在蓝宝石基板上制备的GaN外延膜是沿c轴生长的，而c轴是GaN的极性 轴，导致GaN基器件有源层量子阱中出现很强的内建电场，发光效率 会因此降低，发展非极性面GaN外延，克服这一物理现象，使发光效 率提高。 3:图案化蓝宝石基板(Pattern Sapphire Substrate简称PSS) 以成长(Growth)或蚀刻(Etching)的方式,在蓝宝石基板上设计制作 出纳米级特定规则的微结构图案藉以控制LED之输出光形式，并可同 时减少生长在蓝宝石基板上GaN之间的差排缺陷，改善磊晶质量，并 提升LED内部量子效率、增加光萃取效率。
图9:纳米图案化蓝宝石基板图
3:R-Plane或 Plane蓝宝石基板 3:R-Plane或M-Plane蓝宝石基板
通常，C面蓝宝石衬底上生长的ＧａＮ薄膜是沿着其极性轴即ｃ轴方向生长的， 薄膜具有自发极化和压电极化效应，导致薄膜内部(有源层量子阱)产生强 大的内建电场，(Quantum Confine Stark Effect, QCSE;史坦克效应)大 大地降低了ＧａＮ薄膜的发光效率. 在一些非C面蓝宝石衬底(如R面或M 面) 和其他一些特殊衬底(如铝酸锂;LiAlO2 )上生长的GaN薄膜是非极性和半极 性的,上述由极化场引起的在发光器件中产生的负面效应将得到部分甚至 完全的改善.传统三五族氮化物半导体均成长在c-plane 蓝宝石基板上，若 把这类化合物成长于R-plane 或M-Plane上，可使产生的内建电场平行于 磊晶层，以增加电子电洞对复合的机率。因此，以氮化物磊晶薄膜为主的 LED结构成长R-plane 或M-Plane蓝宝石基板上，相比于传统的C面蓝宝石 磊晶,将可有效解决LED内部量子效率效率低落之问题，并增加元件的发光 强度。最新消息据称非极性LED能使白光的发光效率提高两倍. 由于无极性ＧａＮ具有比传统c轴ＧａＮ更具有潜力来制作高效率元件,而许多 国际大厂与研究单位都加大了对此类磊晶技术的研究与生产.因此对于Rplane 或M-Plane 蓝宝石基板的需求与要求也是相应地增加. 下图为半极性和无极性面的简单示意图
图形化衬底(PSS)
图形化衬底(PSS)刻蚀设备工艺研究进展时间：2012-02-28【字体：大中小】蓝宝石晶片目前广泛用作III-V族LED器件氮化物外延薄膜的衬底，然而由于氮化物和蓝宝石大的晶格失配和热膨胀系数的差别，使得在衬底上生长的氮化物材料位错和缺陷密度较大，影响了器件的发光效率和寿命。
图形化衬底(PSS)技术可以有效地减少外延材料的位错和缺陷，在氮化物器件制备中得到了广泛的应用。
但是由于蓝宝石具有稳定的化学和物理性质，使得很难进行刻蚀和图形化制作。
本文采用由北方微电子公司开发的EL EDE™330高密度等离子体ICP刻蚀机对PSS刻蚀工艺进行了研究，通过对刻蚀速率、选择比以及不同图形的刻蚀分析，取得了比较满意的工艺结果。
一、简介PSS(Patterned Sapphire Substrate)，也就是在蓝宝石衬底上生长干法刻蚀用掩膜，用标准的光刻工艺将掩膜刻出图形，利用ICP刻蚀技术刻蚀蓝宝石，并去掉掩膜，再在其上生长GaN材料，使GaN材料的纵向外延变为横向外延。
一方面可以有效减少GaN外延材料的位错密度，从而减小有源区的非辐射复合，减小反向漏电流，提高LED的寿命;另一方面有源区发出的光，经GaN和蓝宝石衬底界面多次散射，改变了全反射光的出射角，增加了倒装LED的光从蓝宝石衬底出射的几率，从而提高了光的提取效率。
综合这两方面的原因，使PSS上生长的LED的出射光亮度比传统的LED大大提高，同时反向漏电流减小，LED的寿命也得到了延长。
随着LED领域工艺技术的发展，以及整个LED行业的迅速壮大，对GaN基LED器件PSS衬底的研究也逐渐增多。
如今各厂家纷纷采用PSS技术，以提高LED器件的光提取效率。
PSS的图形种类也较多，目前使用比较普遍的一种形貌类似圆锥形的图形，图形周期约为3μm，高度约为1.5μm。
本文主要针对这种图形做了一些刻蚀工艺研究，并根据刻蚀研究结果进行趋势性分析，同时也得到了一些其他图形的刻蚀结果。
图形化蓝宝石衬底干法刻蚀工艺研究
基础 上,将 PSS 微 图 形 的 侧 壁 弧 长 高 度 控 制 在
(
１５０±１０)nm 时,LED 的 出 光 效 率 将 提 高
[ ]
８．
９％ １３ .上 述 研 究 表 明,高 占 空 比、圆 锥 形、小 弧
长高度的 PSS 图形能够提高 LED 的发光效率.
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处生长并进入有源区的线位错密度,提高 GaN 晶
体质量;同时,图形的侧壁可以改变入射光线的方
向,增加光的漫反射,提高器件的光提取效率 [６Ｇ８].
基 于 以 上 优 势,图 形 化 蓝 宝 石 衬 底 (
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图形化蓝宝石衬底技术综述_汪明刚
： Ｐ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｄ Ｓ ａ ｈ ｉ ｒ ｅ Ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｕ ｅ Ａ Ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ ｐ ｐ ｑ
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４ ９， ０ ８ ０ ０ ０ ５
激光与光电子学进展
ｗｗｗ． ｏ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ． ｎ ｅ ｔ ｐ ｊ
［ １ ０ １ ２］ ， 致使 Ｌ １ ０ ｃ ｍ－２ 的位错密度 （ Ｔ Ｄ） Ｅ Ｄ 的Ｉ Ｑ Ｅ 不 高。 另 外 蓝 宝 石 衬 底、 Ｇ ａ Ｎ 层与空气的折射率分别为 ［ ］ ［ ］ ［４］ ３ ４ ， 。 低Ｉ 与 １． 对于正装 Ｌ １． ７、 ２． ５１ ０， Ｌ Ｅ Ｄ 有源层内光子逃逸角仅约 ２ ３ °１ Ｅ Ｄ 芯片 ， Ｌ Ｅ Ｅ 低于 ５％ １ Ｑ Ｅ与 ９］ 。 即光效的提高 ［ Ｌ Ｅ Ｅ 限制了 Ｌ Ｅ Ｄ 的外量子效率 （ Ｅ Ｑ Ｅ） 为了提高 Ｃ 面蓝宝石上 Ｇ 带低温缓冲层的两步法生长技 术 首 先 被 引 入 Ｇ ａ Ｎ 外延层材料质量 ， ａ Ｎ 材料 １ ５， １ ６］ ， 的外延生长中 ［ 该方法在蓝宝石衬底与 Ｇ 但这种方法并不能 很 有 效 地 降 低 ａ Ｎ 外延层之间引入缓冲层 ， ［７］ ［８］ 。１ 将横向外延过生长 （ 技术引入 Ｇ Ｇ ａ Ｎ中Ｔ Ｄ１ ９ ９ ４年， Ｋ ａ ｔ ｏ等 １ Ｅ Ｌ Ｏ Ｇ） ａ Ｎ 外延生长 。 该方法首先在蓝 ［５］ 。 宝石衬底上生长一层 ２～３μ 随后采用 Ｓ 再次外延生长 Ｇ ｍ的Ｇ ａ Ｎ 层， ｉ Ｏ ２或 Ｓ ｉ Ｎ ａ Ｎ层１ ｘ 掩蔽制作图形 ， ［９～２ １］ 。Ｅ 第二次 Ｇ 可以大大降低 Ｇ ａ Ｎ 外延生长将以横向外延过生长方 式 进 行 ， ａ Ｎ 层内 Ｔ Ｄ１ Ｌ Ｏ Ｇ 属于两步 ［ ２ ２］ ２ ３］ ２ ４］ 。在 Ｅ 工艺费时 ［ 且两次外延生长之间易引入污染 ［ 生长工艺 ， Ｌ Ｏ Ｇ 的 基 础 上， Ａ ｓ ｈ ｂ ０ ０ ０年首 ｙ等 于２
关于LED用蓝宝石图形化衬底探讨
电子质量2017年第02期(总第359期)关于LED 用蓝宝石图形化衬底探讨Discussion about LED PSS(Patterned Sapphire Substrates)斯芳虎（福建三安光电股份有限公司,福建泉州362400）Si Fang-hu (Fujian Sanan Electronics Co.,Ltd,Fujian Quanzhou 362400）摘要：该文主要介绍了LED 用蓝宝石图形化衬底的基础知识。
图形化衬底可分为湿法蚀刻(WPSS)和干法蚀刻(DPSS)两种，其基本的制作原理。
两种图形化衬底的主要特性参数探讨，以及量测和评价方法。
关键词：LED 发光二极管；外延层；衬底；曝光；干法蚀刻；湿法蚀刻；显影中图分类号：TN305文献标识码：A文章编号：1003-0107(2017)02-0037-04Abstract:This paper mainly discuss the LED with the basic knowledge of PSS.PSS Can be divided into wet etching(WPSS)and dry etching(DPSS),its basic principle.The main characteristic parameters of substrate is introduced,and how to measure and evaluation method.Key words:LED(Light Emitting Diode);Epitaxial-layer;Sapphire;Exposure;Dry-etching;Wet-etching;De-velopmentCLC number:TN305Document code:AArticle ID ：1003-0107(2017)02-0037-04作者简介：斯芳虎(1980-)，男，中级工程师，学士学位，主要研究方向为GaN/GaAs 基LED 芯片、PSS 衬底失效分析,LED lamp/显示模块/PSS 衬底的故障分析，制程良率的提升。
蓝宝石衬底的图形化技术在GaN基LED上的应用
陈洪钧•前言 ①•图形化衬底提高出光率原理 ② •发展现状③ •最新进展④ •结论 ⑤目前蓝光LED 所使用的蓝宝石衬底存在以下两个问题：•导致生长的量子阱质量下降，同时会导致漏电严重。
•出光率降低图形化蓝宝石衬底什么是图形化蓝宝石衬底？PSS(Patterned SapphireSubstrate)，是指在蓝宝石衬底上制作出周期性图形。
具体指利用标准的光刻工艺将蓝宝石衬底表面的掩膜刻出图形，之后用ICP 或湿法刻蚀技术刻蚀蓝宝石衬底，去除掉掩膜后生长GaN 材料，使GaN 材料的纵向外延变为横向外延。
特点：۞可以有效减少GaN外延材料的位错密度，从而减小有源区的非辐射复合，提高内量子效率，减小反向漏电流，提高LED的寿命。
۞有源区发出的光，经GaN和蓝宝石衬底界面多次散射，改变了原全反射光的入射角，增加了LED光出射的几率，从而提高了光的提取效率。
ICP 干法刻蚀：۞ 先在蓝宝石衬底上沉积一层SiO2或光刻胶掩膜。
۞ 利用标准光刻工艺在掩膜上制作光刻图形。
۞ 使用BCl 3等化学气体进行刻蚀，刻蚀步骤是一个复杂的物理和化学过程，其一是刻蚀气体通过电感耦合方式辉光放电，产生活性粒子，其二这些粒子基片固体表面的互相作用，刻蚀之后去除掩膜即制得图形化衬底。
湿法刻蚀技术：۞ 采用等离子体化学气相淀积法(PECVD)在蓝宝石衬底上沉积SiO 2或涂抹光刻胶掩膜。
۞ 利用光刻技术将光刻板上的图形转移到掩膜上。
۞ 在掩膜的保护下，使用混合酸溶液进行腐蚀。
۞ 去除表面的掩膜，得到蓝宝石图形衬底。
图形化衬底上生长的n型GaN外延层的位错密度明显比普通蓝宝石衬底上生长的少，意味着外延层质量更高，十分有助于提高LED的内量子效率。
多量子阱 GaN 外延层普通蓝宝石衬底LED 图形化蓝宝石衬底LED使用图形化蓝宝石衬底蓝宝石MQWITOSiO2或SiN蓝宝石MQWITO蓝宝石MQWITOMQWITO蓝宝石最初利用SiO2或SiN刻成的图形充当图形化衬底柱形图形化蓝宝石衬底（微米尺寸）凸球形图形化蓝宝石衬底V形图形化蓝宝石衬底纳米尺寸图形化蓝宝石衬底MQWITO蓝宝石MQWITO蓝宝石衬底全球占有率分布（2010）PSS生产厂家：•中美矽晶、合晶、兆晶，兆达、兆远台湾•Plustek、Epivalley（自用）韩国•士兰明芯、上海蓝光、中镓半导体大陆图形高度 1.3μm 晶格常数 4.3μm 图形半径 1.7μm•由于蓝宝石是绝缘体，衬底不可能制作电极，所以LED 只能设计为横向结构，对工作电流造成了很大限制。
图形化衬底(PSS)刻蚀设备工艺研究进展
图形化衬底(PSS)刻蚀设备工艺研究进展时间：2012-02-28 浏览779次【字体：大中小】蓝宝石晶片目前广泛用作III-V族LED器件氮化物外延薄膜的衬底，然而由于氮化物和蓝宝石大的晶格失配和热膨胀系数的差别，使得在衬底上生长的氮化物材料位错和缺陷密度较大，影响了器件的发光效率和寿命。
图形化衬底(PSS)技术可以有效地减少外延材料的位错和缺陷，在氮化物器件制备中得到了广泛的应用。
但是由于蓝宝石具有稳定的化学和物理性质，使得很难进行刻蚀和图形化制作。
本文采用由北方微电子公司开发的EL EDE™330高密度等离子体ICP刻蚀机对PSS刻蚀工艺进行了研究，通过对刻蚀速率、选择比以及不同图形的刻蚀分析，取得了比较满意的工艺结果。
一、简介PSS(Patterned Sapphire Substrate)，也就是在蓝宝石衬底上生长干法刻蚀用掩膜，用标准的光刻工艺将掩膜刻出图形，利用ICP刻蚀技术刻蚀蓝宝石，并去掉掩膜，再在其上生长GaN材料，使GaN材料的纵向外延变为横向外延。
一方面可以有效减少GaN外延材料的位错密度，从而减小有源区的非辐射复合，减小反向漏电流，提高LED的寿命;另一方面有源区发出的光，经GaN和蓝宝石衬底界面多次散射，改变了全反射光的出射角，增加了倒装LED的光从蓝宝石衬底出射的几率，从而提高了光的提取效率。
综合这两方面的原因，使PSS上生长的LED的出射光亮度比传统的LED大大提高，同时反向漏电流减小，LED的寿命也得到了延长。
随着LED领域工艺技术的发展，以及整个LED行业的迅速壮大，对GaN基LED器件PSS衬底的研究也逐渐增多。
如今各厂家纷纷采用PSS技术，以提高LED器件的光提取效率。
PSS的图形种类也较多，目前使用比较普遍的一种形貌类似圆锥形的图形，图形周期约为3μm，高度约为1.5μm。
本文主要针对这种图形做了一些刻蚀工艺研究，并根据刻蚀研究结果进行趋势性分析，同时也得到了一些其他图形的刻蚀结果。
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Available Wafer Thick
430μ m ~ 900μ m
Uniformity
Within : ≤ 2%, W to W : ≤ 3%
Current Sales
China, Japan, USA
D1.56
Chip size: 14mil
19
11. PSS depth vs Intensity
14mil
Normal wafer
24mil
600(24mil) =130(14mil)
Depth=1.56 ㎛
55
Depth=1.2 ㎛
650(24mil) =132(14mil)
Depth=1.78 ㎛
1. Company Overview
Firstar Photon Co., Ltd Aug 2007 Lim, Heechoul
HQ : 526 Chobu-Ri, Mohyun-Myeon, Yong-In, Korea Factory : 한국광기원 시험생산 센터(전라남도 광주)
Company Name Establishment CEO Address Type of Business Major Products Contact E-mail Homepage
70
Depth=1.4 ㎛
675(24mil) =134(14mil)
Depth=1.84 ㎛
98
PSS depth vs Intensity
Depth=1.7 ㎛ Depth=1.9 ㎛
700(24mil) =137(14mil)
20
12. Epi Growth Equipment(MOCVD : NEXTPAK NEP2007)
16
10. PSS Shape & LED Chip Characteristic
D1.78
Chip size: 24mil
17
10. PSS Shape & LED Chip Characteristic
D1.56
Chip size: 24mil
18
10. PSS Shape & LED Chip Characteristic
26
<Ref.thesis> Effcet of Enhancement Output related to PSS Patten Shape
27
<Ref.thesis>Effcet of Enhancement Output related to PSS Patten Shape
28
<Ref.thesis> Effcet of Enhancement Output related to PSS Patten Shape
Electrode Layer 5.32㎛
1.81㎛ EPI Layer PSS 2.85㎛ 3.78㎛ Sapphire
23
15. View of PSS state by microscope
PSS 100M(magnifications)
PSS 1000M(magnifications)
N-GaN 50M(magnifications)
A, B, C grade
Grade
Round
Edge~2mm : don’t care Edge~2mm : don’t care
Flat zone
Edge~4mm : don’t care Edge~4mm : don’t care
Scratch
No scratch 1 point scratch Length ≤ 2mm Over 1 point scratch Length > 2mm
Comment
A B C Pattern shape
Edge~2mm : don’t care
Edge~4mm : don’t care Default Standard - Depth : 1.7~1.9um - Bottom size : 2.8~3.1um
Different by customer needs
Measurement
6
7. PSS Pattern List
Product Code Patterns [μ m] Etching Depth [μ m] Bottom size[μ m]
SEM Image
D0B C0D B5C B8B B0A A5A
7
4 x 1.2
2.1
3.87
3 x 2 2.5 x 1.5 2.8 x 1.2 2 x 1
Growth condition : u-GaN1010℃,n-GaN1030 ℃ ,u-GaN pressure250,u-GaN,n-GaN Ga=95
24
<Ref.thesis> SEM Images of GaN Layers on PSS Patten
25
<Ref.thesis> Effcet of Enhancement Output related to PSS Patten Shape
4
5. Process of PSS production
Photo
Exposure
Develop
Etching
1. Photo-resist coating UV light
Reticle Thickness
2. Stepping & Exposure
3. Developing exposed patterns
Product B8B (2.8 x 1.2 pattern)
10
8. PSS Pattern Image
Product B0A (2 x 1 pattern)
11
8. PSS Pattern Image
Product A5A (1.5 x 1 pattern)
12
9. Inspection Standard
4. Dry etching by ICPRIE
Plasma
Photo resist Sapphire Substrate
Sapphire Substrate
Sapphire Substrate
5
6. PSS Equipments
Stepper system
ICP-RIE
Track system
Wet bath
Semiconductor Technology Development, and Services PSS and LED Production Equipment
HQ Tel: +82 31 339 2970; Fax: +82 31 339 2972 Factory Tel : +82 62 605 9566
firstar0802@
1
2. Factory
광주
: MOCVD(2”x 6ea)
2
3. Products
PSS(Patterned Sapphire Substrate) for Epi Growth
• Typical
PSS
Size : 2”, 3”, 4”
2.0
3.3
1.9
3.0
1.88
3.26
1.56
2.42
1.5 x 1
1.33
1.84
7
8. PSS Pattern Image
Product D0B (4x1 pattern)
8
8. PSS Pattern Image
Product B5C (2.5 x 1.5 pattern)
9
8. PSS Pattern Image
Front
Back
Right
Left
21
13. Process SEM Image of Epitaxial Growth of GaN with PSS substrate
Buffer
U1 GaN
400s
1200s
2400s
U2 GaN
1000s 2000s
22
14. SEM after Epi Growth with PSS
3
4. PSS production overview
Available Wafer Size
2inch, 3inch, 4 inch
Capacity
5,000 pcs/month
Equipment
Stepper, Track system, ICP-RIE, Wet bath
Pattern Size
D1.90
Chip size: 24mil
14
10. PSS Shape & LED Chip Characteristic
D1.84
Chip size: 24mil
15
10. PSS Shape and LED Chip Characteristics
D1.78
Chip size: 24mil
A grade
Round Edge~2mm
B grade
C grade
Edge~2mm
Edge~2mm
No scratch
1 point scratch ≤ 2mm
Over 1 point scratch > 2mm
Flat zone : Edge~4mm
Edge~4mm
Edge~4mm
13