戦略的新興産業LEDにおける顕微鏡の応用
1. LED 上流基板材料 (サファイア材料) におけるライカ光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡の具体的な用途:
1. サファイア基板材料の紹介
サファイアは優れた絶縁性、低誘電損失、高温耐性、耐食性を備えているためです。 熱伝導性が良く、機械的強度も十分に高い。 平面への加工も可能です。 光透過帯域が広い。 したがって、産業、国防、科学研究の多くの分野で広く使用されています。 同時に、幅広い用途を持つ発光ダイオードの優れた基板材料でもあります。 得られた発光ダイオードは、次世代蛍光光源の高輝度発光ダイオードファミリーのサファイア基板として最も有望な半導体発光素子用基板材料である。 現在、これらの高輝度発光ダイオードは、広告、信号機、計器灯などに広く使用されています。 手術灯やその他の分野。 高輝度発光ダイオードの応用が増加しています。
サファイア（サファイア）は、コランダムとしても知られるアルミナの単結晶です。 サファイア結晶は優れた光学的特性、機械的特性、化学的安定性、高強度、高硬度、耐浸食性を備えており、2000度に近い過酷な条件下でも機能します。 調査によると、現在 LED に適用できる基板材料は 4 種類のみです (以下の表 1 を参照)。 重要な技術結晶として、サファイアは LED 業界で比較的ファッショナブルで成熟した用途を形成しています。
2. 申請
サファイア結晶の異常な複屈折は、ライカの偏光顕微鏡を使用して識別できます。 特定の状況下では、コノスコープレンズの助けを借りて、結晶のインターフェログラムを観察して結晶の軸性を決定することができ、これを使用して各ウェーハの方向が均一であるかどうかを観察し、基板が正しいかどうかを判断します。良いか悪いか。
2. LEDエピタキシャルウエハの製造とLEDチップの作製工程におけるライカ顕微鏡と走査型電子顕微鏡の応用
1. LEDエピタキシャルウエハの紹介
LEDエピタキシャルウェーハ成長の基本原理は、適切な温度に加熱した基板（主にサファイア、SiC、Si）上で、ガス状物質InGaAlPを制御しながら基板表面に輸送し、特定の単結晶膜を成長させるというものです。 。 。 現在、LEDのエピタキシャルウェーハ成長技術は主に有機金属化学気相成長法（MOCVD）を採用しています。
2. LEDチップの紹介
LED チップは LED 発光チップとも呼ばれ、LED ライトのコアコンポーネントであり、PN 接合を指します。 その主な機能は電気エネルギーを光エネルギーに変換することであり、チップの主な材料は単結晶シリコンです。 半導体ウェーハは2つの部分から構成されており、一部はP型半導体で正孔が主役、もう一端はN型半導体でここでは主に電子です。 しかし、これら 2 種類の半導体が結合すると、それらの間には PN 接合が形成されます。 このチップにワイヤタイムで電流が作用すると、電子がP領域に押し出され、P領域で電子が正孔の再結合を起こし、光子の形でエネルギーを送る、というのがLED発光の原理です。 そして、光の波長、つまり光の色は、PN接合を形成する材料によって決まります。
3. アプリケーション:
ａ）走査型電子顕微鏡を使用して、エピタキシャルウェーハの成長後の結晶面の転位腐食形態情報を検出する。
結晶面の転位腐食形態によって与えられる意味: 各サンプルの転位腐食は異なる形状を持ち、結晶の点群と結晶の構造によって決定されます。 化学エッチング液の役割は、結晶内部の分子と原子間の相互作用結合を破壊することです。 結合の小さいものが最初に破壊され、特定の形状の腐食スポットが形成されます。 したがって、良好な画像処理と腐食スポットの詳細の完璧な表現は、結晶成長の品質を完全に反映することができます。
高性能で信頼性の高い LED デバイスを製造するには、エピタキシャル格子の品質を向上させ、材料欠陥を減らすことが必須であり、そうでなければ他の手段で補うことは困難です。 LEDエピタキシャル材料の結晶品質がデバイスの信頼性に及ぼす影響を明らかにしました。 エピタキシャル材料の品質管理を通じて、材料の欠陥密度を低減し、エピタキシャル層の結晶品質を向上させ、LEDデバイスの信頼性を効果的に向上させることが期待されます。
b) パッケージング前のチップ検査: 材料の表面を光学顕微鏡で検査し、機械的損傷や孔食がないか、チップサイズと電極サイズがプロセス要件を満たしているか、電極パターンが完全かどうかを確認します。
c) LED チップの酸化厚さ: 検出技術には、色比較、エッジカウント、干渉、エリプソメータ、彫刻針振幅計、および走査型電子顕微鏡が含まれます。
d) チップウェハの接合深さの測定：走査型電子顕微鏡によるLEDチップウェハのPN接合深さの厚さ検出
e) LEDチップのエッチングプロセスにおける粗面化技術の研究における走査型電子顕微鏡の応用：表面粗化技術は、半導体の屈折率により臨界角より大きい入射角を有する光の全反射の問題を解決する。物質（平均 3.5）は空気よりも大きくなります。 撤退によって生じる損失。 粗面上の光の放射は非常にランダムであり、粗さと粗さスケールが光放射率に及ぼす影響を研究するには、多数の実験が必要です。 LED窓層の屈折率の高い材料であるGaPから屈折率の低い空気中に光が入射すると、全反射が発生し、出射する光の多くが損失します。 粗面化法により全反射を抑制し、光取り出し効率を向上させることができる。 走査型電子顕微鏡は、粗面化後の試料の表面構造を直接観察し、粗面化前後の表面粗さを比較することができます。 走査型電子顕微鏡は被写界深度が深く、立体感あふれる像が得られます。 粗面上の三次元的な島構造を観察することができます。
