重塑 LED 产业格局 - 三星LED硅衬底技术

行家说LED快讯 · 2020-08-25

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LED 技术创新的基本原理

 基于三星卓越的半导体基础,三星硅基 LED 技术,有望重塑传统蓝宝石衬底为主的 LED 产业格局。作为蓝宝石的替代品,硅衬底 LED 技术将大幅降低 LED 器件的成本,提供同等甚至更好的光效和均匀度。

三星推出的高压生长技术,可减少由于GaN和硅衬底之间晶格失配所引起的位错,从而改善 LED 结构的晶体质量。此外,三星还优化了腔室硬件,可在保持高生产率的同时提高均匀度。

硅技术 - 新技术产品

三星 LED 的硅基技术建立在其卓越的半导体基础之上。任何硅基 LED 生产都需要制作大面积衬底,为此,大多数 LED 公司不得不专门建造一套全新的基础设施产线。

然而得益于成熟的半导体生产体系,三星可利用现有的加工线,获得两大显著优势:降低初始成本、缩短上市时间。三星于 2011 年启动研发硅基 LED,并在2013年成功商业化量产。我们将进一步提高硅基产品的性能和质量,以求扩大其应用范围。

使用硅衬底生长 LED 结构的技术并不像人们想象中的那样简单。与传统的蓝宝石衬底相比,以更低的成本可轻易获得大直径硅衬底,然而我们面临的主要技术挑战在于减少应力,防止由于GaN和硅之间晶格失配所引起的缺陷。

晶圆尺寸越大、均匀度越高

三星通过其自主研发的缓冲层技术,为生长GaN发光结构创造了一个理想的衬底环境。此外,三星还推出了一种新的高压生长方法,可显著减少缺陷并提高 LED 结构的晶体质量。

三星正在进行一系列的研发活动,以求让硅基 LED 结构的均匀度达到更高水平。与蓝宝石衬底不同,市场上的硅衬底直径更大,通常可达 8 英寸或以上。硅衬底面临的关键技术挑战在于提升晶圆上生长 LED 结构的均匀度。三星优化了腔体硬件,能够通过对腔体内的温度和气流进行微调来改善其色散性,从而在保持高生产率的同时获得更好的均匀度。

实现更高的效率突破

通过外延生长和电极反射技术,三星倒装芯片颠覆了无法在低电流密度下实现高光效这一业界传统观念。

该项技术可提供业界领先的光效,目前已应用于我们的新型中功率产品中。三星也将继续挑战传统 LED 光效限制的技术。

三星的生长技术

 三星一直致力于研究 EPI(外延)技术,力求通过开发一种增加载流子有效活性容积的结构来更大限度地提高内量子效率 (IQE)。这种新结构通过较薄的 QB(量子磊)可轻易进行载流子注入,通过较厚的 QB(量子磊)可有助于提高 MQW(多量子阱)层内发光复合过程的效率。这是三星将 EPI (外延)技术运用于实践经验的一个缩影。

三星的高效设计

三星电极设计技术发展史始终致力于探寻更佳的电极设计和材料,以便从 MQW (多量子阱)中提取最大光量。我们突破了传统的纯金属结构,采用电介质和金属的组合,成功地将反射率提高到了业界领先水平的 96%。我们之所以能够成功地持续提高器件性能,此项技术以及前面提到的可提高 IQE 的 EPI 技术功不可没,三星将持续致力于技术研发,在不久的将来,或将实现接近 100% 的反射率。