ウエハ微細加工

主として光学用途を目的とした、ウエハ表面への微細凹凸パターン加工が可能です。
ご希望の周期パターン・アスペクト比での加工はもちろん、設計からパターンなどのご提案もさせていただいております。
光学シミュレーションを事前に実施して、目標とする特性が得られるかどうかの検証をすることができますので、お気軽にお問い合わせください。

■加工の流れ

当社の微細凹凸加工はエッチング（削りだし）による成型を基本としております。任意のパターンで形成されたレジストや金属をマスク材として用いてエッチング加工を行いますので、到達できる深さ（高さ）はマスク材と対象ウエハのエッチングレート選択比に大きく依存します。

①レジストの微細パターニング

フォトリソグラフィやナノインプリント等の技術を用いて、ウエハ上に塗布されたレジストにパターニング処理を施します。
最小ピッチ:200nm、最小径100nm程度のパターン描画が可能です。
②ウエハのエッチング加工

レジストや誘電体膜、メタルなどをマスクとしてエッチング処理を施します。
ウエハの種類によっては、マスクの構成とエッチング条件によりトレンチ加工からテーパー加工まで対応できます。
エッチング処理はドライ・ウェットエッチング両方で実施可能です。
③マスク除去

ウェット処理をベースにO3ashingやO2プラズマも用いてエッチング処理後のマスク材を除去いたします。
加温等によって変質したレジストにも対応可能です。

■サファイア基板の凹凸加工

窒化物半導体の基板材料として広く用いられるサファイア基板。これをサブミクロンスケールからミクロンスケールまでさまざまなピッチの凹凸形状に加工いたします。
LEDの光取り出し効率が改善するだけでなく、結晶成長時の転位欠陥の進行方向を屈曲させることができるため、結晶品質が格段に向上します。

FSS（Flat Sapphire Substrate）
- 加工後基板の断面SEM
- 断面構造と光導波イメージ
- ウエハの外観写真
FSS加工の対応サイズと光の動きについて

GaN結晶層内で全反射を繰り返し、横方向に導波する為、光が取り出しにくい構造です。
PSS（Patterned Sapphire Substrate）
- 加工後基板の断面SEM
- 断面構造と光導波イメージ
- ウエハの外観写真
PSS加工の対応サイズと光の動きについて

臨界角以上の光も散乱光として結晶外部に取り出すことが可能です。
NPSS（Nano-Patterned Sapphire Substrate）
- 加工後基板の断面SEM
- 断面構造と光導波イメージ
- ウエハの外観写真
NPSS加工の対応サイズと光の動きについて

臨界角以上の光もブラッグ条件を満たす方向に回折し取り出されます。正面輝度を向上させる効果があります。
【対応サイズ】1μm未満（0.2μmまで実績有）

■凹凸加工基板上の
結晶品質向上効果

PSS・NPSS上にGaN結晶を作製する際に、底部のc面露出領域から結晶成長を開始させ、ピラーの上部で会合させるようにGaN結晶の成長方向を制御すると、転位も結晶成長方向と同じ方向に屈曲し、GaN結晶上部への伝播を抑制することが可能です。
Cathode Luminescenceによる測定にて貫通転位密度:～2×108[cm-2]程度を実現しております。
さらにNPSSの場合はその凹凸構造のサイズから、平坦化に必要な成長厚がPSSと比べて約半分となります。