LED芯片：藍(lán)寶石和碳化硅迎來(lái)新的“競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手”
目前，LED芯片技術(shù)的發(fā)展關(guān)鍵在于襯底材料和晶圓生長(zhǎng)技術(shù)。除了傳統(tǒng)的藍(lán)寶石、硅(Si)、碳化硅(SiC)襯底材料以外，氧化鋅(ZnO)和氮化鎵(GaN)等也是當(dāng)前LED芯片研究的焦點(diǎn)。
目前，市面上大多采用藍(lán)寶石或碳化硅襯底來(lái)外延生長(zhǎng)寬帶隙半導(dǎo)體氮化鎵，這兩種材料價(jià)格都非常昂貴，且都為國(guó)外大企業(yè)所壟斷，而硅襯底的價(jià)格比藍(lán)寶石和碳化硅襯底便宜得多，可制作出尺寸更大的襯底，提高M(jìn)OCVD的利用率，從而提高管芯產(chǎn)率。所以，為突破國(guó)際專利壁壘，中國(guó)研究機(jī)構(gòu)和LED企業(yè)從硅襯底材料著手研究。
但問(wèn)題是，硅與氮化鎵的高質(zhì)量結(jié)合是LED芯片的技術(shù)難點(diǎn)，兩者的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)的巨大失配而引起的缺陷密度高和裂紋等技術(shù)問(wèn)題長(zhǎng)期以來(lái)阻礙著芯片領(lǐng)域的發(fā)展。
無(wú)疑，從襯底角度看，主流襯底依然是藍(lán)寶石和碳化硅，但硅已經(jīng)成為芯片領(lǐng)域今后的發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)于價(jià)格戰(zhàn)相對(duì)嚴(yán)重的中國(guó)來(lái)說(shuō)，硅襯底更有成本和價(jià)格優(yōu)勢(shì)：硅襯底是導(dǎo)電襯底，不但可以減少管芯面積，還可以省去對(duì)氮化鎵外延層的干法腐蝕步驟，加之，硅的硬度比藍(lán)寶石和碳化硅低，在加工方面也可以節(jié)省一些成本。
目前LED產(chǎn)業(yè)大多以2英寸或4英寸的藍(lán)寶石基板為主，如能采用硅基氮化鎵技術(shù)，至少可節(jié)省75%的原料成本。據(jù)日本三墾電氣公司估計(jì)，使用硅襯底制作大尺寸藍(lán)光氮化鎵LED的制造成本將比藍(lán)寶石襯底和碳化硅襯底低90%。
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