led显示屏核心武器——led芯片用蓝宝石衬底的优劣

发布日期：2019-03-27 作者：邱建乐点击：

对于LED显示屏而言，LED芯片是最为核心的部件，LED芯片的优劣直接影响到LED大屏幕的品质，所以LED芯片的制作非常重要。制作LED芯片，衬底材料的选用是首要考虑的问题。应该采用哪种合适的衬底，需要根据设备和LED器件的要求进行选择。市面上一般有三种材料可作为衬底：

　　·蓝宝石(Al2O3)、硅(Si)、碳化硅(Sic)

　　通常，GaN基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上。蓝宝石衬底有许多的优点：首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好;其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中;最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。

　　使用蓝宝石作为衬底也存在一些问题，例如晶格失配和热应力失配，这会在外延层中产生大量缺陷，同时给后续的器件加工工艺造成困难。蓝宝石是一种绝缘体，常温下的电阻率大于1011Ω·cm，在这种情况下无法制作垂直结构的器件;通常只在外延层上表面制作n型和p型电极。在上表面制作两个电极，造成了有效发光面积减少，同时增加了器件制造中的光刻和刻蚀工艺过程，结果使材料利用率降低、成本增加。由于P型GaN掺杂困难，当前普遍采用在p型GaN上制备金属透明电极的方法，使电流扩散，以达到均匀发光的目的。但是金属透明电极一般要吸收约30%~40%的光，同时GaN基材料的化学性能稳定、机械强度较高，不容易对其进行刻蚀，因此在刻蚀过程中需要较好的设备，这将会增加生产成本。

　　蓝宝石的硬度非常高，在自然材料中其硬度仅次于金刚石，但是在LED器件的制作过程中却需要对它进行减薄和切割(从400μm减到100μm左右)。添置完成减薄和切割工艺的设备又要增加一笔较大的投资。

　　蓝宝石的导热性能不是很好(在100℃约为25W/(m·K))。因此在使用LED器件时，会传导出大量的热量;特别是对面积较大的大功率器件，导热性能是一个非常重要的考虑因素。为了克服以上困难，很多人试图将GaN光电器件直接生长在硅衬底上，从而改善导热和导电性能。