GaN基蓝光LED关键技术进展

摘要：以高亮度GaN基蓝光LED为核心的半导体照明技术对照明领域带来了很大的冲击，并成为目前全球半导体领域研究和投资的热点。本文首先综述了GaN基材料的基本特性，分析了GaN基蓝光LED制程的关键技术如金属有机物气相外延，P型掺杂，欧姆接触，刻蚀工艺，芯片切割技术，介绍了目前各项技术的工艺现状，最后指出了需要改进的问题，展望了末来的研究方向。 

关键词：GaN；蓝光LED；金属有机物气相外延；P型掺杂；欧姆接触；刻蚀；切割

近年来，以GaN，SiC，AlN，ZnSe为代表的宽带隙半导体(Eg>2．3eV)由于具有禁带宽度大，高电子漂移饱和速度、导热性能好、化学稳定性高等优点[1]，适合制作蓝色、绿色、紫外发光器件而成为全球半导体研究的前沿和热点，被誉为第三代半导体材料。最初的研究以SiC和ZnSe为重点材料，但用SiC材料制作的蓝光LED亮度仅为10～20 cd／m2，使用范围很窄，ZnSe虽能作成高亮度蓝光LED，但寿命短，仅为几小时未达到实用程度瞳]。而GaN由于没有合适的单晶衬底材料，位错密度大，无法实现P型掺杂等问题而研究进展缓慢[3]。直到20世纪90年代后，由于缓冲层技术的采用和P型掺杂技术的突破，使得GaN光电器件成为研究的主流，GaN基蓝、绿光LED已实现商品化。本文就GaN材料和特性及GaN基蓝光LED在制程中的一些关键技术进行研究。

1.GaN基材料基本特性

GaN基材料是指元素周期表中Ⅲ族元素A1，Ga，In和V族元素N形成的化合物(GaN，InN，AlN)及由它们组成的多元合金材料(In，，Ga。一。N，A1。Ga卜。N)属直接带隙半导体材料，带隙能量涵盖了可见光、紫外和深紫外波段n]，属坚硬的高熔点材料(熔点约为1700℃)，一般情况下以六方对称性的纤锌矿2H结构存在，沿(111)晶向原子层的堆垛

次序为ABABAB……，在一定条件下也能以立方对称性的闪锌矿3C结构存在，具有ABCABC……的堆垛次序。LED作为一种注入型的电致发光的半导体器件，靠电子在能带间跃迁产生光，其发光波长主要由材料的禁带宽度决定。

......

 点此下载全文内容：GaN基蓝光LED关键技术进展.PDF (416 K)