硅基GaN LED及光萃取技術實現高性價比照明

文章來源:恒光電器

發布時間:2013-10-21

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 傳統的氮化鎵（GaN）LED元件通常以藍寶石或碳化硅（Sic）為襯底，因為這兩種材料與GaN的晶格匹配度較好，襯底常用尺寸為2"或4"。業界一直在致力于用供應更為豐富的硅晶圓（6"或更大）來發展GaN，因為硅襯底可顯著降低成本，而且可以在自動化IC生產線上制造。據合理估計，照明方案，相較于傳統技術，這種襯底可節省80%的成本。

　　但是，硅襯底的問題在于與GaN之間在機械和熱力方面嚴重不匹配，這會導致構成LED元件的晶圓出現嚴重翹曲和晶體材料質量變差。現在，劍橋大學衍生公司CamGan（2012年被Plessey收購）的硅基GaN技術已解決了此類不匹配問題，且已成功應用于其位于英國普利茅斯的晶圓加工廠。由此，業界首款低成本、入門級別的商用硅基GaNLED現正處于上市階段。初級產品主要面向指示燈和重點照明市場，其光效為30-40lm/W，今年三、四季度將會推出70lm/W的產品，恒光，恒光，供應給更多通用照明市場。　　

圖1：垂直LED生產流程圖。

　　GaNonSiGrowth：硅基氮化鎵生長

　　Mirrorlayeradded：增設的鏡像圖層

　　Wafer：使用晶圓

　　Flipbondedwafer：倒裝鍵合晶片

　　Substrateremoval：襯底去除

　　Metallisationandsurfacetexturing：噴涂金屬層和表面紋理

采用硅襯底生產LED需要一些工藝步驟來克服架構中固有的硅材料吸收光問題并制造出高效的元件。在晶圓加工工藝中（如圖1所示），照明方案，恒光電器,照亮您的生活，在GaN架構（基于6"的硅晶圓，通過MOCVD生長）上設計一個垂直LED元件。緊接著沉積并粘附上一個高反射性觸點（反射率通常為95%），然后制作一些金屬層，以將晶圓粘貼至替換襯底上。

　　接著是焊線，在鑄造焊接層時，采用導電和導熱易熔金錫層（重熔點溫度約為280℃）與其他金屬層一起，以作為焊接金屬和元件或替代品之間的載體。焊線完成后，恒光，去除親本晶圓，將用于GaN層外延生長的晶種層露出來。翻轉晶圓進行下一步的LED元件圖案化處理。在晶圓上將金屬涂層圖案化，并置于阻擋層之上，使發光區覆蓋量最小化。大部分電流會由頂部金屬（通常為2m）傳送。最后，進行光萃取圖案化，恒光電器，蝕刻到GaN層（曝露在焊線后面）內，去除親本晶圓。最后一步對于遠程熒光粉應用特別關鍵，因為它可實現藍光LED的發光圖案控制。

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