德国AZZURRO推广大尺寸GaN-on-Si LED晶圆,诉求生产时间与成本双赢

来自德国的AZZURRO成立于2003年,主要是提供新型态晶圆给功率半导体与LED厂商使用。AZZURRO拥有独家专利氮化镓上矽(GaN-on-Si)的技术,他们的方式是先在矽基板上长出以GaN材料为基础的缓冲层(buffer layer),然后可再依LED或功率半导体等产业的不同应用,于此晶圆上生成GaN薄膜。该公司指出,现阶段已可以在6吋(150mm)的矽基板生成GaN on Si晶圆,甚至往8吋(200 mm)挑战,LEDinside预期这种新的制程,可有效解决现有LED生产设备转移到矽基板LED制程的困难。LEDinside 有幸专访到AZZURRO 行销业务副总裁 Erwin Ysewijn先生,分享AZZURRO的技术与经验。

 

Mr. Erwin Ysewijn, VP Sales& Market of AZZURRO


GaN-on-Si技术难点与成本节省效益



GaN-on-Si可说是LED产业近来热门的话题,成熟度一直在提高,是未来发展的技术之一。不过,LEDinside分析,由于目前技术上的困难度聚焦在材料的热膨胀系数与晶格错位,因为矽基板和GaN的热膨胀系数不同,在制程中会因为两种材质间的晶格错位而产生应力,进而形成曲度(bow)、裂痕(crack)与薄膜厚度不均的问题。这些问题要克服有一定的难度,不是一般的LED厂商独立可以完成,过去一直未能在LED业界整个广泛应用,但如果能够克服上述问题并且顺利的在矽基板上生成Gan层的LED晶圆(外延片),可以受惠于矽基板的传导性佳优点,届时打造出来的LED,其产生的热能少,有助于简化LED应用产品上的散热设计。LEDinside认为,此举更能提高LED晶圆的波长一致性与厚度均匀性,使得波长更集中,大幅降低磊晶厂的后段检测成本,并可大幅提升良率。根据AZZURRO的说法,如果以6吋的Gan-on Si基板与蓝宝石基板所生成的LED做比较,近期成熟技术来估算,前者的成本可以减少最高达75%,节省成本的效益明显。

从AZZURRO公布的GaN on Si晶圆数据来看,在150mm(6吋)的晶圆片时,其曲度标准差降低到仅为0.764%,相较于4吋蓝宝石基板的近乎于1.0%,表现更显优异,而且还有机会再精进。相较于蓝宝石基板来说,使用矽基板,除了成本上的优势外,LED厂商能利用现有的矽晶圆制程技术,在切割等后段制程技术都能因应支援。

此外,生产复晶结构LED (flip chip LED)时,矽晶材质比蓝宝石更易移除,生产周期不仅可显著缩短,还能获得更佳的良率。LED厂商为了节省成本与生产时间 ,转为考虑使用大尺寸基板下,矽基板就占有相当好的优势。

GaN-on-Si市场发展

AZZURRO看好台湾拥有完整的LED产业供应链,予以特别重视,不仅于台湾成立技术与客户服务团队,协助客户制程转换。AZZURRO表示,在客户采用GaN on Si 制程时, AZZURRO将支援客户完成磊晶生长阶段,并预估客户仅需再8到16周进行后段的芯片制程阶段。

LEDinside观点

观察2012年GaN-on-Si市场发展,目前受限于大尺寸蓝宝石基板生产与技术难以发展,6吋以上蓝宝石基板价格也高,大多数LED厂商仍使用2吋与4吋的基板。然而,目前全球各国一线LED磊晶厂商皆在进行GaN on Si晶圆实验阶段。除此之外,欧美厂商也于2012年加快6吋GaN on Si晶圆产线建立,量产阶段完成后,性价比与发光效率更能达到双赢。

LEDinside认为,透过这种新技术的快速引进,对于LED产业而言,是降低成本与提高产能的新方法。同时,既有生产设备有机会加值转换到新制程。长期来看,整体产出、单位成本都会继续往下走,而市场的应用需求能否与何时可大幅增加,相信是未来最重要的议题。

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