襯底材料和晶圓生長(zhǎng)技術(shù)成關(guān)鍵

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%。

國(guó)內(nèi)外芯片技術(shù)差異大

在國(guó)外，歐司朗、美國(guó)普瑞、日本三墾等一流企業(yè)已經(jīng)在大尺寸硅襯底氮化鎵基LED研究上取得突破，飛利浦、韓國(guó)三星、LG、日本東芝等國(guó)際LED巨頭也掀起了一股硅襯底上氮化鎵基LED的研究熱潮。其中，在2011年，美國(guó)普瑞在8英寸硅襯底上研發(fā)出高光效氮化鎵基LED，取得了與藍(lán)寶石及碳化硅襯底上頂尖水平的LED器件性能相媲美的發(fā)光效率160lm/W；在2012年，歐司朗成功生產(chǎn)出6英寸硅襯底氮化鎵基LED。

反觀中國(guó)內(nèi)地，LED芯片企業(yè)技術(shù)的突破點(diǎn)主要還是提高產(chǎn)能和大尺寸藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)技術(shù)，除了晶能光電在2011年成功實(shí)現(xiàn)2英寸硅襯底氮化鎵基大功率LED芯片的量產(chǎn)外，中國(guó)芯片企業(yè)在硅襯底氮化鎵基LED研究上無(wú)大的突破，目前中國(guó)內(nèi)地LED芯片企業(yè)還是主攻產(chǎn)能、藍(lán)寶石襯底材料及晶圓生長(zhǎng)技術(shù)，三安光電、德豪潤(rùn)達(dá)、同方股份等內(nèi)地芯片巨頭也大多在產(chǎn)能上取得突破。