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用于研發的圖案化藍寶石陶瓷基板，在圖案化的藍寶石襯底上形成LED是制造此類器件的最具成本效益的方法。這些LED表現出高歸一化電致發光強度和高光提取效率，此外，圖案化晶圓降低了缺陷密度和全內反射損耗，這些優勢正在推動制造商采用基于氮化物半導體的LED。

目前，圖案化的藍寶石襯底最常用于生產半導體GaN外延發光二極管。由于材料的耐化學性變化，在此過程中使用圖案化藍寶石襯底正在增加。以下部分詳細介紹了具有金字塔形圖案（PSS）的制造。下面詳細描述該過程，通過濕法蝕刻和等離子干法蝕刻完成制造過程。

圖案化的藍寶石襯底具有幾個優點。首先，圖案化提高了光提取效率。此外，它降低了GaN層中的位錯密度并提高了LED亮度。其次，圖案化的藍寶石陶瓷基板具有很高的可重復性，這對LED應用很重要。它們也可用于其他電子設備，因此，它們有很多應用，關鍵是要在市場上找到這些設備的應用。

圖案化藍寶石陶瓷基板的發展預計將有利于高亮度LED行業，它們將為LED的研究、生產和銷售提供共同基礎。這樣，它們將成為上下游LED產業之間的橋梁。那么，什么是圖案化藍寶石陶瓷基板？本文將為你提供有關如何將這種材料用于高亮度LED的基本概述。

圖案化藍寶石襯底的另一個有點是它們支持更多種類的技術。例如，CPSS縮小了藍寶石和氮化鋁之間的面積。此外，CPSS允許創建更多種類的TD。該領域的研究人員現在正在推進研究，以提高圖案化藍寶石的質量和性能。隨著這些進步，預計將出現廣泛的新技術。

已設計各種圖案化藍寶石陶瓷基板以提高光提取效率，除了多棱錐圖案外，還發現三角錐形狀是最佳的。具有刻面形狀的水晶藍寶石基板更透明，因此更耐用。它是一種比普通材料更好的材料，而且要貴得多。但是，它仍然是最具成本效益的選擇。

該行業由LED芯片制造商主導，他們自己制造PSS。但藍寶石襯底制造商正在成為一個利于市場。此外，他們正在與LED芯片制造商合作，在他們的產品上添加圖案。這些公司中的大多數專注于小直徑圖案化。現在只有少數提供6英寸產品。

研究人員在實驗室準備了一系列不同的PSSA。錐體直徑為2.8微米，中心間距為3毫米，高度為2微米。這些PSSA是使用熱回流光刻膠技術和電感耦合等離子體蝕刻工藝制備的。對于廣泛的應用，它們是硅的良好替代品。

這些圖案化藍寶石襯底的改進晶體結構提高了半導體照明器件的光提取和散熱效率。由此產生的晶體藍寶石LED具有比傳統棱鏡更高的發光效率，但它們需要更多功率。因此，商用 Prism LED是一個不錯的選擇。其發光效率遠高于傳統的PrismLED。

PSS的高密度特性對這些器件的性能很重要。這些芯片在包括醫學成像在內的許多領域都至關重要。對于高端LED，它們需要在實驗室中表現良好。與傳統的Prism不同，基于PV的圖案化基板的特性是獨一無二的。它的特點是高度靈敏、耐用和靈活。如果PV用棱鏡蝕刻，可以加工成晶體硅器件。

圖案化藍寶石基板上的PV的優勢不僅限于LED。PSP的晶體缺陷密度高且不均勻。GaN在基于 PSS 的器件上的橫向過度生長有可能提高這些LED的效率。由于增強的PSS，這些燈的整體效率和能耗也降低了。PCS是一種用于生產LED 的低成本解決方案。

藍寶石的另一個重要驅動因素是它在航空航天和國防工業的半導體生產中的應用。市場劃分的方式是細分-細分，根據其晶圓-細分規模。其中一個非常重要的部門是航空航天，由于其透明裝甲，它分為薄層、高性能層、透明層和超薄層。

如上所述，邊緣位錯的密度隨著GaN的生長而降低層，導致FWHM值降低102%。這種效應被解釋為組件上的壓縮靜水載荷的結果，薄的氮化鎵層經受了該載荷。當在帶有aln緩沖層的藍寶石中培養時，鉛一般溶解到2%左右，鉛溶解到0.5%左右。

說明了平面藍寶石鉛對 GaN 層的 FWHM 和邊緣扭曲密度的影響。顯示了形成具有約 1.5% 的AlN緩沖層的薄GaN層的效果。平面藍寶石鉛對 GaN層半衰期和薄Aln緩沖層邊緣扭曲密度的影響。

除了增加表觀光輸出外，許多制造商聲稱圖案化基板上的外延層比裸藍寶石基板上生長的外延層更有效。使用PSS的 LED的FWHM值低于藍寶石基板上的LED，這表明使用PSS可以顯著提高晶體質量。與平面球體上的 LED 相比，高EL強度增加了91%，在平面上增加了100%以上。

藍寶石陶瓷基板的較大直徑有可能使制造過程顯著提高效率，但也給制造商帶來挑戰。例如，2英寸 GaN晶圓的成本大約是 8 英寸GaN晶圓的兩倍。鑒于高溫濕法蝕刻的高成本，LED 制造商和藍寶石晶圓供應商需要認真考慮這一點，尤其是考慮到兩種基板類型之間的顯著成本差異。

如果對圖案化藍寶石襯底的需求繼續存在，那么最終可能對 Sapshire 使用其他高溫濕法蝕刻技術有所幫助，因為 Sapshire 以外的現有材料已經建立了供應鏈。藍寶石技術市場和該技術的增長是進一步的細分，分為兩個主要部分：半導體行業和消費電子行業。本報告按行業分為半導體、光伏、電子、汽車、醫療器械等行業。

在該計劃的最后18個月中，我們研究了使用專門開發的帶有 C-防水油布圖案的藍寶石基板。LED 的外延結構是使用低壓MOCVD的傳統藍寶石襯底 (CSS)使用的對比樣品。LED（發光二極管）和基于氮化物的LED在結構化 saPPHIRE基板上生長。

光致抗蝕劑陣列用作掩模層以通過應用使用反應性Cl 2氣體的電感耦合等離子體反應性離子蝕刻系統來轉移藍寶石圖案。將膜倒置在鋼支架中并手動剝離 SAPPHIRE基材。厚的 PDMS 頂層覆蓋有離心層，并涂在C-防水油布（1.5毫米厚）的薄層上。

該工藝類似于硅工業中用于生產用作基板的晶片的工藝。這個過程使得高溫、高壓和高溫的使用成為了今天的標準，這些都是多余的。

根據使用有圖案的藍寶石陶瓷基板襯底可以有效地減少燈絲的扭曲。很少研究與電力退化有關的缺陷，例如晶片的導電性缺陷。