[發明專利]一種控制半導體LED外延片內應力的裝置

有效

• 申請號: 201410028207.X
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN103779453A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 張寧;魏學成;劉桂鵬;劉喆;王軍喜;李晉閩
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L21/67
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明涉及半導體LED外延片加工測試設備，特別涉及一種控制半導體LED外延片內應力的裝置。

背景技術

現有照明技術中，LED半導體固態照明正在更多的照明領域獲得應用，但外延片內較大的極化電場嚴重制約著LED亮度的提升，最終影響到GaN基LED的應用范圍。

以GaN為代表的寬禁帶材料，是正在發展起來的第三代半導體材料。由于外延技術的突破，在不到20年的時間內，GaN基LED從無到有，并且實現了大規模的產業化，在半導體照明市場中占有越來越大的份額。

目前市場化的GaN基LED是在C面的藍寶石襯底上外延獲得的，獲得GaN基材料沿生長方向也是C軸方向。由于三五族氮化物材料的晶體結構是不具備空間反演對稱性，并且金屬原子與氮原子之間的電負性相差較大，晶胞內沿生長方向產生電偶極子，并且該隨外加應力的變化，該電偶極子的強度也發生較大的變化，在宏觀上表現為極化電場。極化電場的存在使得有源區的能帶發生彎曲，導致同一量子阱內電子與空穴的是能極值點相分離，載流子波函數空間重合率降低，最終使得復合發光波長發生紅移，發光效率降低。

目前控制GaN基LED量子阱內極化電場的方案有兩種：一種是設計新的量子阱有源區，減小阱壘失配或載流子的空間分離，最終實現發光效率的提升；第二種方案是選取非極性或半極性襯底外延GaN基LED結構，實現極化場方向與外延方向的偏離，最終獲得較高的復合效率。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的是提供一種控制半導體LED外延片內應力的裝置，以通過采用外加應力來減小LED外延片材料中的應力。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種控制半導體LED外延片內應力的裝置，該裝置包括：圓形或多邊形結構的承載臺7；安裝于承載臺7表面中心位置的升降臺5；安裝于升降臺5上的應力機械手6；安裝于承載臺7表面升降臺5兩側的第一樣品支架垂直支柱3和第二樣品支架垂直支柱4；安裝于第一樣品支架垂直支柱3頂端的第一樣品支架水平夾1；以及安裝于第二樣品支架垂直支柱4頂端的第二樣品支架水平夾2。

(三)有益效果

本發明提供的控制半導體LED外延片內應力的裝置，通過外加應力的方式改變外延片內的應力態，減少異質結中的極化電場的強度，提高LED外延片內載流子的之間重合率，提高輻射復合效率。本發明還可用于輔助測試LED外延片內的壓電極化電場的強度，為極化表征提供了新一種的表征手段。

附圖說明

為了使審查員能進一步了解本發明的結構、特征及目的，以下結合附圖及較佳具體實施例的詳細說明如后，其中：

圖1為本發明提供的控制半導體LED外延片內應力的裝置的結構示意圖；

圖2為圖1中承載臺7的正面與側面的結構示意圖；

圖3為圖1中樣品支架垂直支柱(3、4)的正面、側面與頂側的結構示意圖；

圖4為圖1中樣品支架水平夾(1、2)的正面、側面與頂側的結構示意圖；

圖5為圖1中應力機械手6的正面與側面的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

如圖1所示，圖1為本發明提供的控制半導體LED外延片內應力的裝置的結構示意圖，該裝置包括：圓形或多邊形結構的承載臺7；安裝于承載臺7表面中心位置的升降臺5；安裝于升降臺5上的應力機械手6；安裝于承載臺7表面升降臺5兩側的第一樣品支架垂直支柱3和第二樣品支架垂直支柱4；安裝于第一樣品支架垂直支柱3頂端的第一樣品支架水平夾1；以及安裝于第二樣品支架垂直支柱4頂端的第二樣品支架水平夾2。

其中，承載臺7可以為圓形或多邊形結構，當承載臺7為多邊形時其邊數為4-12個，當承載臺7為圓形時其直徑為50mm-150mm，承載臺7的厚度一般為10mm-40mm。升降臺5可以為手動升降臺或機械升降臺，其臺面尺寸為40mm×40mm-140mm×140mm。第一樣品支架垂直支柱3和第二樣品支架垂直支柱4處于升降臺5兩側對稱的位置。

第一樣品支架水平夾1和第二樣品支架水平夾2位于第一樣品支架垂直支柱3和第二樣品支架垂直支柱4的頂端，并且其軸心連線位于同一條水平直線上。第一樣品支架水平夾1和第二樣品支架水平夾2水平固定住半導體外延片，使半導體外延片下表面與應力機械手6上表面保持平行。應力機械手6的上表面可以為柱面、平面或刃，并且可上下伸縮。