晶圆键合和激光剥离工艺对GaN基垂直结构发光二极管芯片残余应力的影响?

GaN基发光二极管(LED)中的残余应力状态对器件的性能和稳定性有很大影响。通过使用三种不同的键合衬底(Al2O3衬底, CuW衬底和Si衬底)以及改变键合温度(290?C,320?C,350?C和380?C),并且使用不同的激光能量密度(875,945和1015 mJ·cm?2)进行激光剥离,制备了不同应力状态的GaN基LED器件。对不同条件下GaN LED进行弯曲度、Raman 散射谱测试。实验结果表明,垂直结构LED中的残余应力的状态是键合衬底和键合金属共同作用的结果,而键合温度影响着垂直结构LED中的残余应力的大小。激光剥离过程中,一定能量密度下激光剥离工艺一般不会对芯片中的残余应力造成影响,但是如果该工艺对GaN层造成了微裂缝,则会在一定程度上起到释放残余应力的作用。使用Si衬底键合后,外延蓝宝石衬底翘曲变大,对应制备的GaN基垂直结构LED中的残余应力为张应力,并且随着键合温度的上升而变大；而Al2 O3和CuW衬底制备的LED中的残余应力为压应力,但使用Al2 O3衬底键合制备的LED中压应力随键合温度上升而一定程度变大, CuW衬底制备的LED中压应力随键合温度上升而下降。