矽襯底LED

矽襯底led是近年來新開發的一種在矽襯底上製造的gan基led，目前國際上商品化的gan基led均是在藍寶石襯底或sic襯底上製造的。但藍寶石由於硬度高、導電性和導熱性差等原因，對後期器件加工和套用帶來很多不便，sic同樣存在硬度高且成本昂貴的不足之處，而價格相對便宜的si襯底由於有著優良的導熱導電性能和成熟的器件加工工藝等優勢，因此si襯底gan基led製造技術受到業界的普遍關注。

矽襯底led的基本技術路線

在si襯底上生長gan，製作led藍光晶片。 　工藝流程：在si襯底上生長aln緩衝層→生長n型gan→生長ingan/gan多量子阱發光層→生長p型aigan層→生長p型gan層→鍵合帶ag反光層並形成p型歐姆接觸電極→剝離襯底並去除緩衝層→製作n型摻si層的歐姆接觸電極→合金→鈍化→劃片→測試→包裝。

矽襯底led的晶片製造工藝

採用thomas swan ccs低壓mocvd系統在50 mm si(111)襯底上生長gan基mqw結構。使用三甲基鎵(tmga)為ga源、三甲基鋁(tmai)為al源、三甲基銦(tmin)為in源、氨氣(nh3)為n源、矽烷(sih4)和二茂鎂(cp2mg)分別用作n型和p型摻雜劑。首先在si(111)襯底上外延生長aln緩衝層，然後依次生長n型gan層、ingan/gan多量子阱發光層、p型algan層、p型gan層，接著在p面製作ag反射鏡並形成p型歐姆接觸，然後通過熱壓焊方法把外延層轉移到導電基板上，再用si腐蝕液把si襯底腐蝕去除並暴露n型gan層，使用鹼腐蝕液對n型面粗化後再形成n型歐姆接觸，這樣就完成了垂直結構led晶片的製作。結構圖見圖1。 　從結構圖中看出，si襯底晶片為倒裝薄膜結構，從下至上依次為背面au電極、si基板、粘接金屬、金屬反射鏡(p歐姆電極)、gan外延層、粗化表面和au電極。這種結構晶片電流垂直分布，襯底熱導率高，可靠性高；發光層背面為金屬反射鏡，表面有粗化結構，取光效率高。

GaN的特點

藍寶石襯底gan基led的成功商業化為矽襯底gan基的發展奠定了基礎。然而還有不少問題值得研究,如足夠厚無裂紋薄膜生長、晶體質量的提高等。在si襯底上製造gan基具有廣闊的套用前景。相信通過進一步最佳化工藝,高亮度、大功率、低成本的si襯底gan基投人市場只是時間的問題。

我國原創矽襯底led面臨的挑戰

最近，以國際金融公司(ifc)為首的投資機構對晶能光電增資5550萬美元，這一事件在led業界還是頗引人注目的。ifc是國際知名的融資公司，而晶能光電因為其擁有中國原創的矽襯底led技術，在業界擁有特殊地位。 　據了解，此次融資的目的是擴產，但是投資方並沒有明確表示重點擴產那部分業務。因為晶能目前在推進矽襯底led大功率照明技術的同時，也在關注大尺寸背光源市場，而據了解，晶能目前在大尺寸背光市場所用的技術主要是藍寶石襯底led技術。 　電視背光源市場有其特殊性，led作為背光源，就其晶片來講，屬於中等尺寸。目前大陸地區還沒有一家led晶片企業順利進入大尺寸背光市場。在今年9月全國led行業學術會議上，南昌大學教授江風益曾經指出，矽襯底led的優勢是“一大一小”。大是指大功率照明晶片，小是指套用於顯示顯像領域的小尺寸晶片，而目前看中等尺寸晶片在背光源市場套用還未見明顯優勢。作為企業，晶能想利用藍寶石led技術進入電視背光市場是可以理解的，但晶能的優勢是矽襯底led的先發優勢，如果公司一旦放慢矽襯底led的研發和產業化速度，無論對晶能公司本身還是國家(我國led產業發展)，都將可能失去市場先機。 　從投資的角度看，這次融資對矽襯底led技術的發展和產業化具有一定的推動作用，但有利有弊。對於高新技術的融資，是好事不是壞事。但海外資金注資中國原創技術，是福是禍還需要時間的檢驗。機構融資資金是一把雙刃劍，具有一定的壟斷性，其實並不利於這一中國原創的技術在中國的輻射和推廣。不可否認，風險投資資金在促進技術發展和產業化的同時，也對這一技術在中國的輻射和推廣產生制約。當初引進海外風險投資，隨後產生一系列問題，這是當初的決策者沒有想到的。 　從管理看，一個公司在不同的成長階段要用不同的管理理念。不能否認，晶能目前還是一個小公司，用大公司的管理架構，致使其效率低下，包括管理效率、研發效率、生產效率等。目前晶能的運作模式並不利於矽襯底led技術的發展。同時，國家對這一原創技術的支持力度和關注度也不夠。目前三星等國際大公司以及led行業幾大巨頭如飛利浦、歐司朗、cree等都加大了對矽襯底led技術的研發力度，如果此時我們不加以重視，我們將失去我們已經具有的先發優勢。無論從企業的角度還是國家的角度，加快發展這一中國原創技術已經迫在眉睫。現在已經到了從國家層面考慮如何做大做強這一原創技術的產業化問題的時候，而不能僅僅局限於江西、南昌以及晶能光電一家公司。希望晶能光電能夠在中華大地上開花並結出碩果，使中國原創技術走向世界，為人類照明事業作貢獻。