技術發展和工藝改進,�
一、半導體照明上游產業概況
半導體照明上游產業是指LED襯底、外延及芯片相關的內容,這里將簡要介紹上游產業的概況及主要技術指標�
1.LED襯底概況
目前用于LED產業化的襯底主要有藍寶石(Al2O3)、SiC和Si�
中國生產藍寶石襯底的企業�50家,其中已投產約20家左右,有人統計�2011年我國生產能力已�15000萬片/�(�2″計�),超過全球的需求量。而且由于藍寶石企業直接生產PSS襯底的不多,企業的競爭力較差,企業走向轉型、整合、兼并是必然的。另外,還有山東華光采用SiC襯底生長LED,南昌晶能采�6″的Si襯底生長LED,均取得較好成果�
2.LED外延及芯片產業概�
全球從事LED外延及芯片研發生產單位約160家,共有
中國LED外延及芯片企業約50多家,其中已投產的約36家,正在籌建的有20多家�2012年底已有MOCVD設備�980臺,其中大部分以2″為主,2012年芯片的產量超過1000億只(含小芯片和四元系芯片),產值達60億元(另有報道�80億元)。另外中國有16家企業正在研發制造MOCVD設備,其中有8家已做出樣機,并在上游企業試用,預計2013年應該有國產MOCVD設備正式投產。由于國內LED上游企業過多,大部分企業規模偏小,缺乏研發能力和競爭力,走向整合、兼并是必然的�
3.LED主要技術指�
發光效率作為LED標志性技術指標,近兩年來有極大提升,日亞、飛利浦等幾個大企業實驗室水平均超過240lm/W,Cree公司2013�2月宣布實驗室光效�276lm/W,豐田合成宣布在1mm×1mm�
二、LED襯底、外延及芯片技術發展趨�
近幾年LED技術發展迅速,襯底、外延及芯片核心技術取得突破性進展。本章節將對這些核心技術進行具體描述,并介紹發光新材料,進一步探索LED上游技術發展趨勀�
1.圖形化襯�
LED外延現階段普遍使用圖形化襯底(PSS),PSS目前分為微米級PSS和納米級nPSS,微米級PSS有各種形狀圖形,如正角彀梯彀圓彀橢圓形、半球形、三棱錐彀六棱錐彀火山口形等,圖形高度一�1.1~1.6μm,圓直徑2.5~3μm,周期約4μm,采用光微投影及電漿干式蝕刻技術,2″圓片的成品率為80%~93%�4″圓片為40%~70%,一般可提高光效30%~40%。nPSS一般采用納米壓印技術,圖形大小�260nm,周期約460nm,一般可提高光效70%左右,正在采用納米光微影(NIL)新技術,將會降低nPSS成本,并可適用大晶圓尺寸,為此介紹二種納米級nPSS�
(1)nPSS襯底
nPSS采用納米壓印是接觸式,對納米模板及襯底平行度要求苛刻,脫模、排氣及母版污染等是影響成品率的主要因素,該技術瓶頸將盡快突破,將成為2013年的主流,nPSS優點:LED更高發光效率,均勻性更好,成本低。如在藍寶石襯底上用納米壓印光刻獲周期為450nm圓孔的六角形陣列,使綠光LED輸出光功率是原來的三倍�
(2)納米柱PSS
英國塞倫公司的新技術,在藍寶石襯底上采用獨特的納米光刻技術,形成表面的納米柱。該納米柱直徑是幾百納米,在此襯底上外延生長可緩解應�85%,從而大幅度減少缺陷,在不增加成本情況下,可大幅提高發光亮度,LED光效的產業化水平可達200lm/W,并改善Droop效應,衰減減緩約30%�
小結:PSS能較大提高LED發光效率,特別是納米級nPSS能更大提升LED發光效率,PSS是現階段LED核心技術的發展趨勢。對PSS在降低成本方面有不同看法�
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