2012年2月12日-- 中國訊- 歐司朗光電半導體的研發人員成功地制造出高性能藍白光LED 原型,當中的氮化鎵發光層生長于直徑為150 毫米的硅晶圓上。這晶圓以硅代替了目前常用的藍寶石(sapphire),同樣獲得相等的優異質量。這款全新的LED 芯片已經進入試點階段,將在實際條件下接受測試,這表示歐司朗光電半導體的首批硅上LED 芯片有望在兩年內投放市場。
工藝圖顯示了 UX:3 芯片在硅晶圓上的生產過程
歐司朗光電半導體德國總部項目經理 Peter Stauss 博士指出:“我們多年的研發投入終于有了回報:不僅成功地提升了硅基上氮化鎵層的質量,產品的效能和亮度也極具競爭力。此外,我們還執行了應力試驗,證明我們的 LED 具有很高的質量以及良好的耐用性,這是我們傳統檢驗標志的兩項主要指標。”在過去 30 多年的時間里,公司在人工晶體生長(外延附生)工藝領域積累了豐富的專業經驗,為這項全新制造技術的發展里程碑上奠定了基礎。德國聯邦教育和研究部將這些研發活動納入其“硅上氮化鎵 (GaNonSi)” 項目網絡,撥付了研發基金。
硅的優點
從多個方面來看,這都是一項開創性的技術。由于硅在半導體行業應用廣泛,且可實現較大的晶圓直徑,再加上其出眾的熱管理特性,所以照明市場以后必將趨向于選擇這種極具吸引力且成本合理的材料。此外,公司制造的 LED 硅芯片的質量和性能數據可與藍寶石基芯片相媲美:標準 Golden Dragon Plus LED 封裝中的藍光 UX:3 芯片在 3.15V 時亮度可達 634 mW,這相當于 58% 的光效。這些都是 1mm² 芯片在 350 mA 電流下所能達到的較高值。換言之,如果再結合標準封裝中的傳統熒光粉轉換,這些白光 LED 原型在 350 mA 電流下亮度將達到 140 lm,色溫為 4500 K 時更將實現 127 lm/W 的光效。
Stauss 博士強調:“對于被廣泛應用于照明行業的 LED 而言,在保持同等質量和性能的前提下,必須大幅降低元件的成本。為此,我們圍繞整個技術鏈研發新方法,從芯片技術到生產工藝再到封裝技術,無不涉及。”從數學理論來說,目前已可在直徑為 150mm(6 英寸)的晶圓上制造出 17,000 顆 1mm² 大小的 LED 芯片。硅晶圓越大,生產效率就越高;研發人員已經向世人展示了第一個 200mm(約 8 英寸)的硅基結構。
今天,基于氮化鎵銦 (InGaN) 技術的歐司朗高性能 LED 在直徑為 6 英寸的晶圓上制造。
歐司朗光電半導體的研發活動由德國聯邦教育和研究部資助,是其“硅上氮化鎵 (GaNonSi)” 項目網絡的一部分。