透过先进的MOCVD技术降低LED制造成本

透过先进的MOCVD技术降低LED制造成本

随着LED的主流应用从平板电视背光源进入到一般照明的市场，高亮度LED的成长可说是一片看好。Veeco副总裁Jim Jenson指出，根据Strategies Unlimited的调查，从2009年到2013年，LED在显示器领域的复合年成长率（CAGR）达122%,在照明市场可达48%,整体来看则可达32%.目前LED成长的主要驱动力是电视，照明市场则是新兴的应用领域。

　　「LED背光已渗透到各种主流的应用当中，尤其是笔电、PC显示器和电视的市场，」Jim分析指出，在笔电的市场，由于LED具有省电和小型化的设计优势，2009年时已有一半以上的笔电采用LED背光照明；PC显示器是新兴的LED背光应用领域，预测到了2012年时，LED在此市场的渗透率可达59%.

　　LED TV则是电视业者致力于开发的新型态电视，采用LED背光源的电视可以让电视厚度做到小于1.5寸（不到4公分），亮度对比率可超过5,000,000:1,色域超过105 %,而且又省电。这些明显的优势让三星、LG、夏普、新力、东芝等所有电视大厂都积极投入发展，也已有许多产品推出市场，预估今（2010）年会有很大的市场斩获。

　　除了做为背光源，LED也开始在照明市场获得重视。Jim指出，在建筑市场，因LED灯具的装配弹性而持续成长；在一般照明市场，由于全球政府机构推动以LED取代传统萤光灯及CFL灯的法案，市场一片看好；由于LED成本不断下滑，也浮现出许多新兴的照明应用。照明大厂飞利浦预估到了2015年时，一般照明市场中LED将取得一半的市占率，并创造1200亿美元的惊人产值。

　　在照明应用上，LED发光效率也已超过100 lm/W,领先日光灯、灯泡和CFL等传统灯具。由于发光效率提升，单一灯具需使用的LED数量愈来愈少，因此虽然LED灯具在成本上仍高于传统灯具，但已愈来愈接近；在一些应用上，LED更已是最具成本效益的方案。

　　「不过，LED要被大众市场接受的前提，是LED的亮度要再提升，成本也要持续下降，」以LED背光的应用为例，Jim强调LED背光模组的成本是其市占率成长的主要驱动力，今日背光模组的成本约180美元，若要在2012年时市占率有大幅的成长，其成本需降到大约100美元。而使LED背光模组成本能继续下降的关键，则是LED的发光效率与制造上的良率与生产力。

　　MOCVD有助于提升良率和生产力

　　要持续提升发光效率，必须在晶片设计、光萃取技术、封装方式和驱动效能等技术领域不断进步。LED制造商想要满足LED发光效率和成本蓝图，很显然地必需采用先进的制程技术。Jim指出，有机金属化学气相磊晶（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition;MOCVD）技术是决定LED亮度、良率和成本的关键性的一步，引进MOCVD技术将有助于改善制造商的资本效率和降低购置成本。

　　所谓的MOCVD是是在基板上成长半导体薄膜的一种方法，其中MO是指半导体薄膜成程中所采用的反应源（precursor）为金属有机物，而CVD是指所成长的半导体薄膜的特性是属于非晶形薄膜或是具有晶形的薄膜。对于LED来说，LED晶片由不同半导体材料的多层次架构构成，采用MOCVD会决定LED在色彩、亮度、电性和成本上的表现，是新一代LED制程的必要技术。

　　为了因应市场的需求，Veeco致力于开发MOCVD先进平台技术。Jim指出，MOCVD的生长需对温度与流动有精准的控制，而TurboDisc正是Veeco最先进的MOCVD反应室技术，能提供波长一致性、洁净运作、GaN高生长率、适用于2 – 8寸晶圆的高度弹性等优势。

　　「MOCVD对于良率和生产力的提升都有很大的帮助，」Jim表示：「自动化的制程能提供更高的产量，而洁净化的运作则有助于提升良率。」

　　Veeco划时代新平台：TurboDisc K465i

　　Veeco在今年1月中推出了划时代的新平台：TurboDisc K465i,它是一个全自动化且具延展性的磊晶平台，可生产以氮化镓（GaN）为基础材料的蓝/绿光LEDs及蓝光LDs产品。 K465i建构在之前推出并经过量产验证的K465平台上，除了采用了Veeco最先进的TurboDisc反应室技术之外，并包含了新的Uniform FlowFlange技术，可达到最高的磊晶圆一致性与极佳的制程重复性。

　　Jim表示，为了让业者能快速的上手，K465i也提供简化的机台操作设计，业者可以轻易地自行调整机台，使其达到快速量产的标准；同时在机台维护保养之后，亦可迅速地回复到原先量产状况。 K465i同时使用新的材质的加热器，寿命能超过9个月以上，大大的提高机台的使用率。因此，TurboDisc K465i GaN MOCVD是一款以最少的设备投资即可获致最高投资收益的先进机台。

　　在量产产能方面，K465i是一套已经过量产验证的自动化生产平台；不仅如此，其产能可高出一般机台40~120%,并且在保养维护作业后，一开始运转即可恢复到原量产阶段。由于采用Veeco先进的TurboDisc反应室清洁技术，使得K465i每次保养维护的间隔时间可以延长，让K465i的机台运转次数能在两次保养期间达到最多。

　　此外，在生产良率最佳化方面，K465i可以让磊晶产品在波长5nm bin的良率达到90%,并可将波长的一致性与每次运行的波长重复性提升改善25%,同时可将微粒子（particle）的产生数量降至最低，因此可以获致极佳的生产良率表现。

　　Jim最后表示，整体而言，采用最新的MOCVD平台技术，能够提供自动化流程、提升磊晶圆一致性和制程的重复性，并做到生产良率的最佳化。而好的MOCVD平台必须经过量产验证、简化机台操作设计，让业者能得到最高的投资报酬收益。这样一来，将有助于加速LED的量产成本，让LED更快普及到人们的生活当中。