LED通用照明進(jìn)入到規(guī)模性爆發(fā)的關(guān)鍵時期，進(jìn)一步提高LED的發(fā)光效率和降低LED的制備成本仍然非常重要。目前，在外延方法、能量轉(zhuǎn)換效率、熱能管理、生產(chǎn)設(shè)備和工藝過程控制方面，LED仍有大幅提升空間。材料與裝備技術(shù)對于LED性價比的提升至關(guān)重要，也是LED照明市場獲得發(fā)展的關(guān)鍵推動力。
在今年一年一度的半導(dǎo)體照明國際盛會--第十三屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇（SSLCHINA2016）期間。在 “材料與裝備技術(shù)分會”聚攏了該領(lǐng)域一大批國際專家和企業(yè)家，暢談產(chǎn)業(yè)核心材料及重大裝備新進(jìn)展，聚焦國產(chǎn)化裝備及材料新進(jìn)展。分會主持由中科院半導(dǎo)體研究所研究員、中科院半導(dǎo)體照明研發(fā)中心副主任王軍喜和佐治亞理工大學(xué)教授Russell Dupuis共同擔(dān)任。
會上，來自北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司董博宇分享了“磁控濺射AlN薄膜在LED、MEMS和HEMT領(lǐng)域中的應(yīng)用”主題報告。
他表示，北方華創(chuàng)公司根據(jù)多年來在物理氣相沉積（PVD）領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗，成功開發(fā)出了應(yīng)用于2英寸~6英寸的AlN薄膜沉積設(shè)備。
在LED領(lǐng)域，AlN緩沖層的加入，可以有效提升LED器件的光電性能、提高M(jìn)O設(shè)備產(chǎn)能和降低生產(chǎn)成本。利用磁控濺射的原理，在襯底材料上制備目標(biāo)厚度的高品質(zhì)的AlN薄膜，根據(jù)SEM、XRD和AFM測試結(jié)果，AlN薄膜結(jié)構(gòu)為沿C軸的柱狀生長，結(jié)晶品質(zhì)高，表面光滑平整。
在AlN表面外延生長GaN后，其GaN表面非常光潔，GaN FWHM的（002）/（102）可以達(dá)到90/140arcsec；通過對LED芯片TEM的觀察和分析，我們發(fā)現(xiàn)GaN與AlN界面處的原子結(jié)合排布比較規(guī)則，GaN外延和MQW的生長過程中位錯較少，原子排布整齊有序，這些均有利于減少器件的漏電流和提高器件的壽命；制備的LED器件性能較無AlN緩沖層的制程相比，亮度提升1-4%、Vf下降0.05V、Vr提升50%以上，ESD結(jié)果提升30%以上。
董博宇透露，目前設(shè)備在中國大陸和臺灣LED市場得到的廣泛的應(yīng)用。UV領(lǐng)域的使用也有了初步的結(jié)果，北方華創(chuàng)AlN 已經(jīng)在UVA領(lǐng)域獲得應(yīng)用，在UVB和UVC領(lǐng)域正在優(yōu)化過程中。
在MEMS領(lǐng)域，由于AlN具有良好的壓電性能，可用于制備體聲波器件，如諧振器、濾波器、雙工器及麥克風(fēng)等。北方華創(chuàng)利用集AlN、metal和preclean為一體的α機臺，與相關(guān)科研院所及企業(yè)合作，制備出了有諧振信號的器件，器件性能正在優(yōu)化中。
在HEMT領(lǐng)域，AlN緩沖層的加入，可以有效減緩GaN與Si襯底的晶格及熱應(yīng)力失配，提升GaN的晶體質(zhì)量，減少位錯密度，提升產(chǎn)能，減低器件成本。目前，北方華創(chuàng)正在全力開發(fā)Si基PVD AlN工藝，AlN（002）的FWHM由2.8°@200nm優(yōu)化至0.6°@200nm。
