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IMEC und Applied Materials bereiten den Weg zu GaN-LEDs der nächsten Generation

GaN-Epi-Layer auf 200mm-Si-Substraten für LEDs

22. August 2011, 14:02 Uhr | Kai Cheng, Johan Dekoster (Imec), Sung Won Jun, Jose-Ignacio Del-Agua-Borniquel (Applied Materials)

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Fortsetzung des Artikels von Teil 4

Aktive MQW-Region und p-GaN-Layer: erste Resultate

Die aktive Region des LED-Stacks besteht aus multiplen InGaN/GaN-Quantenwells (MQW). Um ein uniformes und wiederholbares Wachstum zu erzielen, werden die MQWs in einer speziellen Kammer des Cluster-Tools von Applied Materials erzeugt. Anfängliche Ergebnisse zeigen eine mittlere PL-Wellenlänge von 450 nm auf einem 200-mm-Si-Wafer. Die MQW-Wachstumsformel wurde unverändert von einer für Saphir optimierten transferiert und liefert eine interne Quanteneffizienz (IQE) von mehr als 40 Prozent für GaN auf Si. Die aktive Region wurde durch Querschnitts-TEM bestimmt, sie zeigte eine exzellente Interface-Qualität. Dieses überzeugende Resultat unterstreicht die Möglichkeit der Erzeugung von hoch effizienten LEDs auf 200-mm-Silizium-Wafern. Derzeit wird daran gearbeitet, die IQE über 60 Prozent zu steigern, um mit den neuesten LEDs auf Saphir-Substraten zu konkurrieren.

Die Eigenschaften des abschließenden p-GaN-Layers werden außerdem durch eine spezifische Prozesskammer optimiert, die mit Mg beschichtet ist. Dies ist von Vorteil bei der effizienten Einlagerung von Mg. Die chemische Zusammensetzung wurde per SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry) analysiert. Die Mg-Konzentration im oberen p-GaN-Layer ist größer als 1 × 10 hoch 20/cm3, während der Carbon-Background auf die Größenordnung 1 × 10 hoch 17/cm3 absinkt. Dank der hohen Mg-Dotierung und der geringen generellen Störeinflüsse kann die Schwellenspannung einer LED auf Si-Substrat den sehr niedrigen Wert von 3,2 V ereichen.