LED通用照明進入到規(guī)模性爆發(fā)的關鍵時期，進一步提高LED的發(fā)光效率和降低LED的制備成本仍然非常重要。目前，在外延方法、能量轉(zhuǎn)換效率、熱能管理、生產(chǎn)設備和工藝過程控制方面，LED仍有大幅提升空間。材料與裝備技術對于LED性價比的提升至關重要，也是LED照明市場獲得發(fā)展的關鍵推動力。
在今年一年一度的半導體照明國際盛會--第十三屆中國國際半導體照明論壇（SSLCHINA2016）期間。在 “材料與裝備技術分會”聚攏了該領域一大批國際專家和企業(yè)家，暢談產(chǎn)業(yè)核心材料及重大裝備新進展，聚焦國產(chǎn)化裝備及材料新進展。分會主持由中科院半導體研究所研究員、中科院半導體照明研發(fā)中心副主任王軍喜和佐治亞理工大學教授Russell Dupuis共同擔任。
會上，來自中微半導體高級工藝工程師李洪偉分享了“大尺寸基片上生長的GaN基LED和HEMT器件”的主題報告。他表示，業(yè)界已經(jīng)做了持續(xù)的努力來降低III族氮化物器件的成本，這類器件可廣泛應用的固態(tài)照明（SSL）以及作為下一代功率器件。在大型MOCVD制造設備上的大直徑襯底上進行外延生長是降低使用成本（CoO）的關鍵驅(qū)動力之一。對于LED器件來說，主流方案已經(jīng)從2英寸移升級到4英寸圖案化藍寶石襯底，為了獲得較低的CoO和較高的市場滲透率。
李洪偉表示，LumiLEDs，Osram的Tier I LED制造商已展示了在6英寸藍寶石襯底上的GaN基LED，以此進一步降低成本。AMEC Prismo MOCVD反應爐具有高效率，高產(chǎn)量和卓越的制造靈活性的特點。它能夠加工從2英寸到8英寸的晶片。使用AMEC MOCVD大規(guī)模量產(chǎn)反應爐在4英寸藍寶石襯底上制備的藍光UVA LED，實現(xiàn)了小于1.5％的優(yōu)異的厚度均勻性（1s誤差和2nm邊緣排除區(qū)域）和小于2nm的波長均勻性（455nm波長處1s誤差）。未來還將探討在6英寸藍寶石襯底上的LED的生長。
并且，目前對于硅基GaN生長，必須施加適當?shù)木彌_層以補償在外延生長和冷卻期間產(chǎn)生的拉伸應力，以獲得無裂紋膜。高質(zhì)量GaN基LED和HEMT結(jié)構已經(jīng)在具有AMEC MOCVD平臺的6英寸和8英寸硅基板上生長出來。已經(jīng)實現(xiàn)了超過5微米的無裂紋外延層。
李洪偉還表示，通過使用非晶SixNy掩模層可以大大提高GaN結(jié)晶質(zhì)量。（102）晶面的x射線回擺曲線FWHM小于400弧秒，證實了高質(zhì)量GaN-on-Si外延層。通過選擇合適的晶片載流子來優(yōu)化硅晶片上的光致發(fā)光（PL）波長均勻性，可以改進MQW生長期間的晶片彎曲。具有5靘外延層的GaN-on-Si HEMT展示了高垂直擊穿電壓特性，在GaN層中碳濃度高達5.6×1019 cm-3。霍爾測量顯示電子遷移率為1950 cm2/V?s，2DEG載流子密度分別為9.7×1012 cm-3。
