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英国Kubos半导体将推出大规模制造绿色LED的工艺

日期: 2019-11-28
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据Rebecca Pool报道,Kubos半导体公司利用其立方GaN外延技术,打算很快推出大规模制造绿色led的工艺。

英国Kubos半导体公司和英国复合半导体中心联手解决了LED行业臭名昭著的“绿色鸿沟”问题。

正如今年10月披露的那样,合作伙伴正共同努力将用于制造高效绿色和琥珀色LED的立方GaN外延技术商业化。

这一举措正值绿色LED的效率数字大大落后于蓝色LED,尽管全球各行业都在努力缩小所谓的绿色差距。

“缩小绿色差距是一个长期存在的问题,一直是LED制造商面临的一个长期挑战,至今仍未解决,”Kubos首席执行官卡罗琳?奥布莱恩(Caroline O'Brien)表示。“但我们很快就会推出一种在商业上可行的解决方案,我们预计这一方案将获得非常好的反响。”

她补充道:“绿色LED是我们主要的商业化催化剂,我们在这方面取得了良好的进展,因此计划明年开始这一商业化进程。”。

到目前为止,六角GaN晶体已经被广泛应用于制造蓝色led,但是在绿色器件中实现高效的工作是一个问题。在这些长波长结构的有源区中,大的偏振场降低了辐射复合率,限制了LED的效率。

但库博斯有答案。该公司的工艺是在硅衬底上3C(立方)SiC上生长立方GaN。与六边形GaN不同,立方GaN没有电场,消除了偏振问题,为高效led的设计打开了大门。

3C-SiC在硅上的外延工艺是由华威大学的spin-out,Anvil半导体公司首创的。Anvil谨慎地保护了它的IP,但大约在8年前,它开始在用于SiC功率器件的硅片上珩磨一个生长3C-SiC的过程,克服了不同材料的晶格参数和热膨胀系数的不匹配。

该公司与剑桥大学(Cambridge University)在五年前合作,在Si模板上的立方SiC上生长立方GaN。成功之后,合作伙伴生产了世界上第一个150毫米晶圆,上面生长着100%立方GaN,Kubos获得了独家许可证,可以将这种IP商业化,并提供高效的绿色和琥珀色led。

最关键的是,最近的Kubos-CSC合作关系将加速Kubos的技术开发。CSC是一家由半导体外延晶圆产品制造商IQE和卡迪夫大学(Cardiff University)组成的合资企业,提供了工业标准外延工具的商业准入,为商业化提供了明确的途径。

CSC的Rob Harper说:“在Si上的立方碳化硅上生长立方氮化镓提供了一个可扩展的平台,提供高质量的立方GaN层。”。

“重要的是,我们有多个MOCVD工具平台,在扩展到更大的200毫米晶圆之前,可以在更小的直径上进行经济高效的开发。”

他补充道:“AixtronG5+反应器的可用性意味着,[库布斯]工艺可以在高达200毫米的基板上商业化。”。“在全球提供的工业标准MOCVD工具上演示Kubos技术有助于扩大规模,从而缩短上市时间。”

Kubos半导体公司正在将立方GaN外延技术商业化

根据O'Brien的说法,Kubos已经证明在150毫米的3C-SiC硅片上可以生长出立方GaN,并且声称当硅硅片上的200毫米SiC可用时,立方GaN的生长也可以被缩放。

她说:“将其扩展到200毫米晶圆甚至更大的晶圆尺寸是没有限制的。”。“我们一直在努力确保可扩展性,以便该技术与大批量生产兼容,并在商业上可行。”

就成本而言,奥布莱恩和哈珀都看不到任何绊脚石。奥布莱恩认为,到目前为止,没有任何迹象表明,一个LED制造商不能采用成本效益高、可制造性强的方法。

正如哈珀所说:“事实上,这可以扩展到200毫米晶圆提供了进一步的成本削减超过150毫米晶圆。”

他补充道:“我们还可以在多晶片MOCVD平台(如Aixtron G5+)上提供这种功能,并同时处理5×200mm晶片或8×150mm晶片的批次,这可以提供比单晶片工具低得多的晶片成本。”。“一旦技术到位,我们可以预期,在规模经济和优化运营效率的推动下,将进一步降低成本。”

市场前景

主要应用包括用于显示市场以及汽车和传统LED照明市场的微型LED。考虑到这一点,Kubos和合作伙伴正在努力提高将通过其工艺制造的绿色led的效率。

正如奥布莱恩指出的,早在2017年,美国能源部就制定了雄心勃勃的内部量子效率(IQE)目标,为54%,因此这是该公司的最终目标。她说:“目前,许多绿色LED设备的效率仍明显低于这一水平,因此提高智商是我们目前发展的重点,虽然能源部的目标是一条路要走,但我们已经看到了这一点。”。

同时,工艺优化和成品率工程的工作也在进行中。合作伙伴的主要目标是将这一技术融入一级生产线,因此,他们计划在未来2到3年内将这项技术授权给大型LED公司。

正如奥布莱恩所说:“我们明年将开始与客户接触,而LED制造是一个非常成熟的过程,因此如果在这个时间范围内没有上市,我会感到失望。”


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