硅上GaN LED无须受地应力的危害，一定量的地应力阻拦了功率。美国一个科学研究工作组根据原点专用工具检测溫度和芯片折射率，制取出底位错相对密度的平扁型150mm外延片，并将这种集成ic安裝到元器件中，促使内量子效率贴近40%。

　　硅衬底在典型性生长发育溫度下可维持可靠性，低成本;它的直徑可升高至300mm,且硅表层合适外延性生长发育，融合上述特性，硅衬底被选作生长发育氮化合物的服务平台。硅上氮化合物外延片也可以使用硅工业生产中规范的生产设备，促使电源芯片的制造更具有成本费高效率，集成ic能接纳关联，并变化为封裝型LED。

　　一个由英国政府支助、拔尖公司和科研组织带头的新项目，用MOCVD机器设备在150mm的硅(111)衬底上研发出硅上GaN LED，包含RFMD美国精英团队、牛津大学、Aixtron UK、QineTIQ和Forge Europa。

　　现如今LED生产制造应用的衬底原材料一般是蓝色宝石和SiC，相比他们硅拥有至关重要的优点，但也有一个致命性的缺点，那便是硅与GaN的晶格常数和线膨胀系数极其失配。在常见的发育溫度1000℃时，若GaN立即被堆积到硅衬底上，自此刻起在生长发育塑料薄膜中形成了拉应力，并且伴随着芯片降至室内温度，二种材质中间差异的热膨胀系数造成 了拉应力的扩大。除非是获得恰当的操纵，这类地应力乃至会导致GaN塑料薄膜的裂开。通常造成了芯片涨缩，这会让朝向硅生产加工制定的自动化机械无计可施。做为较为，当氮化合物生长发育在SiC衬底上，彼此之间的热变形和晶格指数非常;殊不知在蓝色宝石上生长发育时他们会造成GaN塑料薄膜的缩紧，但这不容易发生缝隙。

　　GaN与硅中间的晶格常数比较严重失配，导致外延片中的织构相对密度相应高一些。尽管氮化合物LED对高宽比织构主要表现出难以想象的适应能力，高清蓝光LED的织构相对密度或是跌穿109cm-2，IQE值也会随着降低。

　　在前期生长发育环节，硅与反映腔中的载气产生反映，在结晶表层造成缺陷，其表层外貌已不宜接着的GaN生长发育，这也是硅的另一缺点。

　　牛津大学开发设计的高清蓝光LED生产工艺流程可处理全部的这种难题。在其中，运用Aixtron的CCS MOCVD机器设备制取外延性构造，机器设备合适生长发育单独150mm芯片(或好几个2英寸芯片)，并装有原点监测仪用以精确测量芯片涨缩及溫度。在150mm的硅(111)衬底上，先堆积一层繁杂的能隙构造，以操纵地应力和芯片折射率;然后，生长发育一个带InGaN量子阱和GaN能隙层的多量子阱(MQW)LED构造，能传出460nm的光;最终才算是一个掺镁p型GaN(图1a)。

　　图1.LED的构造包含一个减少织构的SiNx层(a);Aixtron的Argus专用工具与LayTec给予的Epicurve检测器一起，可测定出芯片涨缩及其芯片溫度(b)。生长发育环节可划分为四个流程：预生长发育热处理工艺，AlN能量源层、能隙层和n型GaN层，多量子阱地区和p型GaN层，及其淬火/制冷。

　　衬底在氡气气氛内淬火以后，清除本征半导体层并产生一个田园状，并流回至硅表层。生长发育全过程以下：先堆积一个AlN能量源层，保证 硅表层不容易溶解;然后是一个错综复杂的能隙构造。根据对能隙层的成份和薄厚开展认真的操纵以均衡地应力;当生长发育溫度降至常温时，热变形失配在构造内发生了地应力。

　　为了更好地减少织构相对密度、提升LED的特性，在能隙层上又堆积GaN和AlGaN层。插进SiNX层是一项用以生长发育蓝色宝石上氮化合物塑料薄膜的技术性，在较大水平上可以减少线织构相对密度。

　　原点专用工具不断地检测芯片的环境温度和折射率是获得成功的重要，可再度生長出整平而无缝隙的原材料。在牛津大学，反映房间内衬底的溫度根据Aixtron的Argus专用工具开展图型表现，并运用LayTec的Epicurve给予即时的芯片折射率精确测量。

　　大家所运用的硅有略微的突起涨缩，一经加温和当政式淬火以后会变为凹形，这是由于，这时衬底底端溫度比墙顶要高(图1b)。AlN能量源层的加入促使凹形涨缩更为严重，但伴随着能隙层及其掺硅GaN层的生长发育，表层又展现突起状，压地应力随着提升。量子阱的成长和能隙层造成 折射率发生了少量转变 ，大家能发觉，以后往GaN层中夹杂镁元素时，反映腔内的气温会提升，芯片因此显得更为突起。塑料薄膜的拉应力造成于GaN与硅中间出现的线膨胀系数差别，根据堆积能隙层配对物，提升其涨缩水平，那样芯片在降温后还十分整平。

　　图2.Aixtron的Argus溫度布局图表明了全部150mm芯片的模型溫度。根据调节反映腔电加热器的放射性区，能将一切差别逐一降到最低(a, b, c)

　　生长发育加工工艺的开发设计把150mm外延片的生产制造带到更好情况，全部表层的相对高度转变 小于50祄。这种芯片合适用RFMD的高生产量生产设备来生产加工解决。

　　为保证 芯片在降温时维持表层整平，务必在生长发育溫度时引进涨缩;因为衬底与底座中间拥有间距差别，一整块芯片的溫度会出现显著的变化。溫度改变对InGaN LED生长发育不好，她们更改了量子阱中的铟成分及其发亮光波长。幸运的是大家可用Argus布局图来检测这种溫度转变，并根据调节三个加温区的功率将这种转变 降至最少。

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