跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(18.206.76.226) 您好!臺灣時間:2021/07/30 21:49
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:蔡典璋
研究生(外文):Tien-Chang Tsai
論文名稱:氮化鎵系列發光二極體調控製程參數提升光電特性之研究
論文名稱(外文):The study of improvement on optical and electrical characteristics of GaN-based blue LED with variable parameters
指導教授:莊嘉慶莊嘉慶引用關係
指導教授(外文):Chia-Ching Chuang
學位類別:碩士
校院名稱:和春技術學院
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:80
中文關鍵詞:氮化鎵發光二極體傳輸線模型透明電流傳導層
外文關鍵詞:GaNLEDtransparent conductive layer
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:124
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
由於大多數氮化鎵系列發光二極體都成長在絕緣性的藍寶石基板上,使得元件的正負極皆在基板的上方。因此在本論文中,我們利用反應式離子蝕刻技術蝕刻出n-type GaN及p-type GaN的元件區域,並利用熱阻式蒸鍍系統沈積實驗過程中所需之薄膜。
反應式離子蝕刻的系統參數當中,我們由實驗過程可以發現:腔體壓力為控制蝕刻平坦度與均勻度的主控因素,而蝕刻功率則為蝕刻速率的重要參數。利用熱阻式蒸鍍系統跟高溫爐來調控不同參數的薄膜厚度及退火溫度,製作發光二極體的透明電流傳導層。
利用傳輸線模型(TLM)分析我們可以發現在不同Ni/Au金屬薄膜厚度及退火溫度,在p-GaN金屬歐姆接觸特性皆有不同的變化,找出最佳的p-GaN金屬歐姆接觸的製程參數。利用此參數來製作LED的透明電流傳導層,提升LED的光電特性。
The most of GaN–based LED develops on a sapphire substrate. it causes the positive and negative electrode of LED both on the top of the substrate. Therefore, in this thesis we use the Reaction-Ion Etching(RIE) to etch the LED of the areas of system N-type GaN and P-type GaN. Moreover using the Thermal Evaporation System to deposit the process of the film in the experiment.
During the parameter of the Reaction-Ion Etching(RIE)System, we can find out from the process of the experiment. Chamber pressure is the main factor for controlling etch planarization and uniformity and etch power is important for etch rate . By Thermal Evaporation System and Furnace to adjust different parameters of film thickness and temperature of annealing and produce transparent conductive layer(TCL).
Using Transmission line model(TLM)to analyze that we find out the differences between Ni/Au film thickness and the best processing parameter of P-GaN metal Ohmic contact. By using this parameter to produce TCL, the optical and electrical characteristics of LED. Can be improved further.
目錄
中文摘要i
英文摘要ii
目錄iii
圖目錄v
表目錄vii
第一章 緒論1
1.1研究背景1
1.2研究動機2
第二章 理論基礎3
2.1發光二極體基本原理3
2.2透明電流傳導層5
2.3歐姆接觸7
2.4傳輸線模型理論9
第三章 實驗製程相關理論13
3.1蝕刻製程13
3.1.1濕式蝕刻14
3.1.2乾式蝕刻15
3.1.3反應式離子蝕刻的基本原理19
3.2濺鍍製程24
3.3微影製程26
3.4蒸鍍製程26
3.5退火28
第四章 實驗步驟與方法29
4.1TLM量測元件製作29
4.1.1TLM量測元件的製程流程29
4.1.2元件製作步驟30
4.1.3元件的量測31
4.2LED元件製作32
4.2.1LED元件的製程流程33
4.2.2元件製作步驟34
4.2.3元件的量測41
第五章 結果與討論42
5.1PVD機台濺鍍Ni薄膜厚度量測42
5.2濕式蝕刻Ni金屬遮罩結果量測44
5.3RIE做乾式蝕刻的結果量測47
5.4薄膜的TLM量測51
5.5LED元件的光電特性量測58
第六章 結論68
6.1結論68
6.2未來工作68
參考文獻69
誌謝72
圖目錄
圖 2-1 p-n接面在順向電流操作下少數載子復合情形[15]4
圖 2-2利用異質接面方法來增加載子復合率[15]5
圖 2-3電流密度與元件壽命關係6
圖 2-4 LED 亮度不均勻現象6
圖 2-5為LED 結構示意圖7
圖 2-6總電阻與間距的關係圖11
圖 2-7線傳輸線理論的量測方法12
圖 3-1濕式蝕刻的反機制14
圖 3-2乾式蝕刻與濕式蝕刻示意圖16
圖 3-3一般乾式蝕刻所採用的電漿產生的構造圖17
圖 3-4反應式離子蝕刻的蝕刻過程圖21
圖 3-5本實驗所使用反應式離子蝕刻主要系統裝置示意圖24
圖 3-6電漿產生器的基本結構及離子濺擊的效應[25]25
圖 3-7曝光示意圖26
圖 3-8真空蒸鍍機示意圖[25][26]27
圖 3-9高溫爐管示意圖[25]28
圖 4-1 TLM量測元件的製程流程圖29
圖 4-2氮化鎵發光二極體結構示意圖32
圖 4-3 LED元件的製程流程圖 33
圖 4-4 (a)定義 P 型平台(mesa)區域(b) RIE蝕刻完成(c)鍍透明金屬傳導層Ni/Au (d)鍍 N 型金屬層 Ti/Al (e)鍍 P 型金屬層 Ni/Au39
圖 4-5蝕刻N-type GaN平面的製程示意圖40
圖 4-6 LED光罩示意圖40
圖 5-1 Dektak剖面測厚儀量測Ni薄膜厚度43
圖 5-2工作環境為6.8×10-3真空度、RF power 90W下的薄膜厚度跟時間關係圖44
圖 5-3蝕刻深度(a)10分鐘(b)15分鐘47
圖 5-4 RIE蝕刻深度(a)8分鐘(b)10分鐘49
圖 5-5 RIE蝕刻完成SEM圖50
圖 5-6 TLM元件實作圖51
圖 5-7 Ni/Au金屬薄膜厚度50Å/50 Å TLM量測圖 53
圖 5-8 Ni/Au金屬薄膜厚度25Å/65 Å TLM量測圖 56
圖 5-9未經過HF表面處裡跟經過HF表面處裡比較60
圖 5-10 I-V關係圖 62
圖 5-11光輸出功率圖62
圖 5-12 EL頻譜圖63
圖 5-13 I-V關係圖 65
圖 5-14光輸出功率圖65
圖 5-15 EL頻譜圖66
圖 5-16 LED元件完成後點亮67
表目錄
表 3-1 乾式蝕刻與濕式蝕刻的優缺點13
表 5-1 Ni/Au金屬薄膜厚度50Å/50 Å54
表 5-2 Ni/Au金屬薄膜厚度25Å/65 Å57
表 5-3透明傳導層Ni/Au(50Å/50 Å)光電特性63
表 5-4透明傳導層Ni/Au(50Å/50 Å)光電特性66
[1] H. Morkoc, S. Strite, G. B. Gao, M. E. Lin, B. Sverdlov, and M. Burns,“Large-band-gap SiC, III-V nitride, and II-VI ZnSe-based semiconductor device technologies,” J. Appl. Phys., vol. 76, p. 1363,1994.
[2] S. C. Binari, K. Doverspike, G. Kelner, H. B. Dietrich, and A. E.Wikenden,“GaN FETs for microwave and high-temperatureapplications,” Solid-State Electron., vol. 41, p.177, 1997.
[3] S. Nakamura, M. Senoh, S. Nagahama, N. Iwasa, T. Yamada, T.Matsushita, H. Kiyoku, Y. Sugimoto, T. Kozaki, H. Umemoto, M. Sano,and K. Chocho, “Continuous-wave operation of InGaN/GaN/AlGaN-based laser diodes grow on GaN substrates,” Appl. Phys. Lett., vol. 72, p. 2014, 1998.
[4] M. Razeghi, and A. Rogalski, “Semiconductor ultraviolet detectors ,” J.Appl. Phys., vol. 79, p. 7433, 1996.
[5] S. J. Pearton, J. C. Zolper, R. J. Shul, and F. Ren, “GaN: Processing,defects,and devices,” J. Appl. Phys., vol. 86, p. 1, 1999.
[6] W. A. Harrison, Electronic Structure and Properties of Solids, Freeman, San Francisco, 1980
[7] Bhattacharya, P . Semiconductor Optoelectronic Devices. 2nd ed. Prentice Hall
[8] Nakamura, S. Pearton, D. Fasol, G. The Blue Laser Diode: the complete story,2nd ed. Springer Press
[9] R. Singh, D. Doppalapudi, and T. D. Moustakas, L. T. Romano, Appl. Phys. Lett., Vol. 70, No. 9, 3,1997
[10] A. Dadgar, J. Christen, T. Riemann, S. Richter, J. Blasing, A.Diez, and A. Krost, Appl. Phys. Lett., 78, 2211, 2001.
[11]電子資訊,第6卷,第1期,p.40, 2000.
[12] M. E. Lin, Z. Ma, F. Y. Huang, Z. F. Fan, L. H. Allen, and H. Morkos, Appl. Phys. Lett., 28, 1003, 1994.
[13] Chen-Fu Chu, C. C. Yu, Y. K. Wang, J. Y. Tsai, F. I. Lai, and S. C. Wang, Appl. Phys. Lett., 77, 3423, 2000.
[14] D. K. Schroder, “Semiconductor Material And Device Characterization”, John Wiley & Sons, 1998.
[15] 許義忠,“氮化鎵材料的蝕刻以及金屬接觸之研究”, 成功大學光電工程
與科學研究所碩士論文, 2004
[16] Mike Grundmann, Jason Haaheim, Amir Moshar, Joe Summers,Department of Electrical and Computer Engineering, University of California – SantaBarbara
[17] Hyunsoo Kim, Ji-Myon Lee, Chul Huh, Sang-Woo Kim, Dong-Joon, and Kim, Seong-Ju Park, Appl. Phys. Lett., 77,1903 ,2000.
[18] S. Wolf, “Silicon Processing for the VLSI Era”, vol.1 Ch.15, lattice Press
[19] Sorab k. Ghandhi, “VLSI Fabrication Principles”, John Wiley & Sons, pp.589, 1994).1j4
[20] C. Youtsey, I. Adesida, “Smooth n-type GaN surfaces by photoenhanced wet etching”, Appl. Phys. Lett, vol.72, num.5, pp. 560-562, 1998
[21] C. Y. Chang , S. M. Sze, “ULSI Technology”, McGraw Hill, 1996.
[22] M. R. Stephen, J. C. Jerome, D. W. William, “Handbook of Plasma
Processing Technology”, Noyes Publications, 1990.
[23] Z.Z. Chen, Z.X. Qin, Y.Z. Tong, X.M. Ding, X.D. Hu, T.J. Yu, Z.J. Yang, G.Y. Zhang, “Etching damage and its recovery in n-GaN by reactive ionetching”, Physica B: Condensed Matter, vol. 334, pp. 188-192, 2003.
[24] D. Basak, T. Nakanishi, S. Sakai, “Reactive ion etching of GaN using BCl3,BCl3/Arand BCl3 / N2 gas plasmas”, Solid-State Electronics, Vol. 44, pp. 725-728, 2000.
[25]莊達人, “VLSI製造技術”, 高立圖書, 2003
[26]李建宜,“以溼式蝕刻研製微機電微波濾波器”, 成功大學電機工程學系微
電子所碩士論文, 2005
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top