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简介：PSS加工是LED全产业链中一个非常重要，但目前有些被忽视的领域。
及时切入PSS项目建设，具有投资规模适中、人工需求少、高科技附加值高、实施周期短、无优势竞争对手等诸多优点，是一个非常适宜切入LED行业投资的好项目。
最近几年，一直到现在，国内LED行业非常火爆，缘于半导体照明技术的进步满足对高亮度照明需求的必然结果。
美国公布的LED照明路线图显示自2012年开始，LED照明将从运行成本上优于传统的荧光灯照明，2020年从采购成本加上运行成本的综合成本全面优于传统照明方式，从而拉开人类照明文明史的新纪元。
在国内LED产业链上，上游蓝宝石长晶领域与中游外延芯片领域大举发力，新的、数亿甚至数十亿元巨额投资的项目层出不穷，强力推动LED行业爆炸性发展。
在此关键时刻，如何把握全产业链中的薄弱环节？如何把握LED行业中的机会？如何认清高科技项目的实施细节避免投资受损？将会是理智的投资者所面临的问题。
经过我们多位半导体行业资深人士的研究，并紧密跟踪行业发展趋势、结合行业数据、参考金融投资机构的分析，我们认为蓝宝石衬底图形化（Pattern Sapphire Substrate，PSS）项目是一个投资规模适中、人工需求少、高科技附加值高、实施周期短（筹建到达产<1年）的好项目，特别适合传统行业，或LED 中下游企业向高科技、高端领域转型。
PSS项目从上游蓝宝石长晶、切磨抛厂家购买衬底片，经PSS加工后，销售给LED外延芯片加工单位，最终提高LED的出光光效（即增亮一般超过30%以上），同时改善蓝宝石衬底缺陷。
经过我们测算，一条月产1万片的2inch蓝宝石图形化衬底片的生产线，需要1000万元人民币（下同）左右，首期投资需建设class 1000级的洁净车间及配套厂务系统，加上流动资金，约需2000万元左右，实施周期<1年。
形成规模化生产优势，一般需投资建设5条生产线，形成年产60万片的生产能力，现金投资总共5000万元左右，实施周期<3年。
蓝宝石衬底、LED衬底“四剑客”布局如哪般！来源微信公众号：蓝宝石材料蓝宝石材料资讯公众号，每天晚上10点左右推送，都是精华内容哦。
目前用于LED产业化的衬底主要有蓝宝石（Al2O3）、SiC和Si，Cree公司用SiC为衬底，东芝公司宣布8″的硅衬底生长LED将于2013年产业化，其余的大部分以蓝宝石为主。
全球生产蓝宝石衬底有130多家，其中有80多家是近两年加入的。
2012年的需求量约9600万片（以2″计算），其中蓝宝石图形化衬底（PSS）占70%~80%，目前仍以2″和4″衬底片为主，由于同样面积的6″晶片比2″晶片要多出52%芯片，所以预测几年后将以6″为主。
由于生产能力过大，供大于求，致使蓝宝石晶片价格大幅度下降，大约为每片7~8美元。
在蓝宝石晶体生长上大部分采用A轴向生长，取出C轴向的晶片，材料利用率过低，2″为35%左右，6″约为20%。
据有资料显示：采用CHES法直接按C轴向生长，材料利用率可达75%，而且减少了张力和应力，从而降低了衬底晶片的弯曲度和翘曲度，因此，极大提高了蓝宝石衬底的生产效率、晶片质量及降低成本。
近几年全球正在研究很多LED的新衬底，取得了很大成果。
中国生产蓝宝石衬底的企业约50家，其中已投产约30家左右，生产能力已达1亿片/年（以2″计算），超过全球的需求量。
而且由于蓝宝石企业直接生产PSS衬底的不多，企业的竞争力较差，企业走向转型、整合、兼并是必然的。
另外，还有山东华光采用SiC衬底生长LED，南昌晶能采用6″的Si衬底生长LED，均取得较好成果。
蓝宝石衬底（1）图形衬底衬底是支撑外延薄膜的基底，由于缺乏同质衬底，GaN基LED一般生长在蓝宝石、SiC、Si等异质衬底之上。
发展至今，蓝宝石已经成为性价比最高的衬底，使用最为广泛。
由于GaN的折射率比蓝宝石高，为了减少从LED出射的光在衬底界面的全发射，目前正装芯片一般都在图形衬底上进行材料外延以提高光的散射。
图形化衬底(PSS)刻蚀设备工艺研究进展时间：2012-02-28【字体：大中小】蓝宝石晶片目前广泛用作III-V族LED器件氮化物外延薄膜的衬底，然而由于氮化物和蓝宝石大的晶格失配和热膨胀系数的差别，使得在衬底上生长的氮化物材料位错和缺陷密度较大，影响了器件的发光效率和寿命。
图形化衬底(PSS)技术可以有效地减少外延材料的位错和缺陷，在氮化物器件制备中得到了广泛的应用。
但是由于蓝宝石具有稳定的化学和物理性质，使得很难进行刻蚀和图形化制作。
本文采用由北方微电子公司开发的EL EDE™330高密度等离子体ICP刻蚀机对PSS刻蚀工艺进行了研究，通过对刻蚀速率、选择比以及不同图形的刻蚀分析，取得了比较满意的工艺结果。
一、简介PSS(Patterned Sapphire Substrate)，也就是在蓝宝石衬底上生长干法刻蚀用掩膜，用标准的光刻工艺将掩膜刻出图形，利用ICP刻蚀技术刻蚀蓝宝石，并去掉掩膜，再在其上生长GaN材料，使GaN材料的纵向外延变为横向外延。
一方面可以有效减少GaN外延材料的位错密度，从而减小有源区的非辐射复合，减小反向漏电流，提高LED的寿命;另一方面有源区发出的光，经GaN和蓝宝石衬底界面多次散射，改变了全反射光的出射角，增加了倒装LED的光从蓝宝石衬底出射的几率，从而提高了光的提取效率。
综合这两方面的原因，使PSS上生长的LED的出射光亮度比传统的LED大大提高，同时反向漏电流减小，LED的寿命也得到了延长。
随着LED领域工艺技术的发展，以及整个LED行业的迅速壮大，对GaN基LED器件PSS衬底的研究也逐渐增多。
如今各厂家纷纷采用PSS技术，以提高LED器件的光提取效率。
PSS的图形种类也较多，目前使用比较普遍的一种形貌类似圆锥形的图形，图形周期约为3μm，高度约为1.5μm。
本文主要针对这种图形做了一些刻蚀工艺研究，并根据刻蚀研究结果进行趋势性分析，同时也得到了一些其他图形的刻蚀结果。
电子质量2017年第02期(总第359期)关于LED 用蓝宝石图形化衬底探讨Discussion about LED PSS(Patterned Sapphire Substrates)斯芳虎（福建三安光电股份有限公司,福建泉州362400）Si Fang-hu (Fujian Sanan Electronics Co.,Ltd,Fujian Quanzhou 362400）摘要：该文主要介绍了LED 用蓝宝石图形化衬底的基础知识。
图形化衬底可分为湿法蚀刻(WPSS)和干法蚀刻(DPSS)两种，其基本的制作原理。
两种图形化衬底的主要特性参数探讨，以及量测和评价方法。
关键词：LED 发光二极管；外延层；衬底；曝光；干法蚀刻；湿法蚀刻；显影中图分类号：TN305文献标识码：A文章编号：1003-0107(2017)02-0037-04Abstract:This paper mainly discuss the LED with the basic knowledge of PSS.PSS Can be divided into wet etching(WPSS)and dry etching(DPSS),its basic principle.The main characteristic parameters of substrate is introduced,and how to measure and evaluation method.Key words:LED(Light Emitting Diode);Epitaxial-layer;Sapphire;Exposure;Dry-etching;Wet-etching;De-velopmentCLC number:TN305Document code:AArticle ID ：1003-0107(2017)02-0037-04作者简介：斯芳虎(1980-)，男，中级工程师，学士学位，主要研究方向为GaN/GaAs 基LED 芯片、PSS 衬底失效分析,LED lamp/显示模块/PSS 衬底的故障分析，制程良率的提升。
陈洪钧•前言 ①•图形化衬底提高出光率原理 ② •发展现状③ •最新进展④ •结论 ⑤目前蓝光LED 所使用的蓝宝石衬底存在以下两个问题：•导致生长的量子阱质量下降，同时会导致漏电严重。
•出光率降低图形化蓝宝石衬底什么是图形化蓝宝石衬底？PSS(Patterned SapphireSubstrate)，是指在蓝宝石衬底上制作出周期性图形。
具体指利用标准的光刻工艺将蓝宝石衬底表面的掩膜刻出图形，之后用ICP 或湿法刻蚀技术刻蚀蓝宝石衬底，去除掉掩膜后生长GaN 材料，使GaN 材料的纵向外延变为横向外延。
特点：۞可以有效减少GaN外延材料的位错密度，从而减小有源区的非辐射复合，提高内量子效率，减小反向漏电流，提高LED的寿命。
۞有源区发出的光，经GaN和蓝宝石衬底界面多次散射，改变了原全反射光的入射角，增加了LED光出射的几率，从而提高了光的提取效率。
ICP 干法刻蚀：۞ 先在蓝宝石衬底上沉积一层SiO2或光刻胶掩膜。
۞ 利用标准光刻工艺在掩膜上制作光刻图形。
۞ 使用BCl 3等化学气体进行刻蚀，刻蚀步骤是一个复杂的物理和化学过程，其一是刻蚀气体通过电感耦合方式辉光放电，产生活性粒子，其二这些粒子基片固体表面的互相作用，刻蚀之后去除掩膜即制得图形化衬底。
湿法刻蚀技术：۞ 采用等离子体化学气相淀积法(PECVD)在蓝宝石衬底上沉积SiO 2或涂抹光刻胶掩膜。
۞ 利用光刻技术将光刻板上的图形转移到掩膜上。
۞ 在掩膜的保护下，使用混合酸溶液进行腐蚀。
۞ 去除表面的掩膜，得到蓝宝石图形衬底。
图形化衬底上生长的n型GaN外延层的位错密度明显比普通蓝宝石衬底上生长的少，意味着外延层质量更高，十分有助于提高LED的内量子效率。
多量子阱 GaN 外延层普通蓝宝石衬底LED 图形化蓝宝石衬底LED使用图形化蓝宝石衬底蓝宝石MQWITOSiO2或SiN蓝宝石MQWITO蓝宝石MQWITOMQWITO蓝宝石最初利用SiO2或SiN刻成的图形充当图形化衬底柱形图形化蓝宝石衬底（微米尺寸）凸球形图形化蓝宝石衬底V形图形化蓝宝石衬底纳米尺寸图形化蓝宝石衬底MQWITO蓝宝石MQWITO蓝宝石衬底全球占有率分布（2010）PSS生产厂家：•中美矽晶、合晶、兆晶，兆达、兆远台湾•Plustek、Epivalley（自用）韩国•士兰明芯、上海蓝光、中镓半导体大陆图形高度 1.3μm 晶格常数 4.3μm 图形半径 1.7μm•由于蓝宝石是绝缘体，衬底不可能制作电极，所以LED 只能设计为横向结构，对工作电流造成了很大限制。
图形化衬底(PSS)刻蚀设备工艺研究进展时间：2012-02-28 浏览779次【字体：大中小】蓝宝石晶片目前广泛用作III-V族LED器件氮化物外延薄膜的衬底，然而由于氮化物和蓝宝石大的晶格失配和热膨胀系数的差别，使得在衬底上生长的氮化物材料位错和缺陷密度较大，影响了器件的发光效率和寿命。
图形化衬底(PSS)技术可以有效地减少外延材料的位错和缺陷，在氮化物器件制备中得到了广泛的应用。
但是由于蓝宝石具有稳定的化学和物理性质，使得很难进行刻蚀和图形化制作。
本文采用由北方微电子公司开发的EL EDE™330高密度等离子体ICP刻蚀机对PSS刻蚀工艺进行了研究，通过对刻蚀速率、选择比以及不同图形的刻蚀分析，取得了比较满意的工艺结果。
一、简介PSS(Patterned Sapphire Substrate)，也就是在蓝宝石衬底上生长干法刻蚀用掩膜，用标准的光刻工艺将掩膜刻出图形，利用ICP刻蚀技术刻蚀蓝宝石，并去掉掩膜，再在其上生长GaN材料，使GaN材料的纵向外延变为横向外延。
一方面可以有效减少GaN外延材料的位错密度，从而减小有源区的非辐射复合，减小反向漏电流，提高LED的寿命;另一方面有源区发出的光，经GaN和蓝宝石衬底界面多次散射，改变了全反射光的出射角，增加了倒装LED的光从蓝宝石衬底出射的几率，从而提高了光的提取效率。
综合这两方面的原因，使PSS上生长的LED的出射光亮度比传统的LED大大提高，同时反向漏电流减小，LED的寿命也得到了延长。
随着LED领域工艺技术的发展，以及整个LED行业的迅速壮大，对GaN基LED器件PSS衬底的研究也逐渐增多。
如今各厂家纷纷采用PSS技术，以提高LED器件的光提取效率。
PSS的图形种类也较多，目前使用比较普遍的一种形貌类似圆锥形的图形，图形周期约为3μm，高度约为1.5μm。
本文主要针对这种图形做了一些刻蚀工艺研究，并根据刻蚀研究结果进行趋势性分析，同时也得到了一些其他图形的刻蚀结果。
