透過先進(jìn)的MOCVD技術(shù)降低LED制造成本

隨著LED的主流應(yīng)用從平板電視背光源進(jìn)入到一般照明的市場(chǎng)，高亮度LED的成長可說是一片看好。Veeco副總裁Jim Jenson指出，根據(jù)Strategies Unlimited的調(diào)查，從2009年到2013年，LED在顯示器領(lǐng)域的復(fù)合年成長率（CAGR）達(dá)122%,在照明市場(chǎng)可達(dá)48%,整體來看則可達(dá)32%.目前LED成長的主要驅(qū)動(dòng)力是電視，照明市場(chǎng)則是新興的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　「LED背光已滲透到各種主流的應(yīng)用當(dāng)中，尤其是筆電、PC顯示器和電視的市場(chǎng)，」Jim分析指出，在筆電的市場(chǎng)，由于LED具有省電和小型化的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，2009年時(shí)已有一半以上的筆電采用LED背光照明；PC顯示器是新興的LED背光應(yīng)用領(lǐng)域，預(yù)測(cè)到了2012年時(shí)，LED在此市場(chǎng)的滲透率可達(dá)59%.

　　LED TV則是電視業(yè)者致力于開發(fā)的新型態(tài)電視，采用LED背光源的電視可以讓電視厚度做到小于1.5寸（不到4公分），亮度對(duì)比率可超過5,000,000:1,色域超過105 %,而且又省電。這些明顯的優(yōu)勢(shì)讓三星、LG、夏普、新力、東芝等所有電視大廠都積極投入發(fā)展，也已有許多產(chǎn)品推出市場(chǎng)，預(yù)估今（2010）年會(huì)有很大的市場(chǎng)斬獲。

　　除了做為背光源，LED也開始在照明市場(chǎng)獲得重視。Jim指出，在建筑市場(chǎng)，因LED燈具的裝配彈性而持續(xù)成長；在一般照明市場(chǎng)，由于全球政府機(jī)構(gòu)推動(dòng)以LED取代傳統(tǒng)螢光燈及CFL燈的法案，市場(chǎng)一片看好；由于LED成本不斷下滑，也浮現(xiàn)出許多新興的照明應(yīng)用。照明大廠飛利浦預(yù)估到了2015年時(shí)，一般照明市場(chǎng)中LED將取得一半的市占率，并創(chuàng)造1200億美元的驚人產(chǎn)值。

　　在照明應(yīng)用上，LED發(fā)光效率也已超過100 lm/W,領(lǐng)先日光燈、燈泡和CFL等傳統(tǒng)燈具。由于發(fā)光效率提升，單一燈具需使用的LED數(shù)量愈來愈少，因此雖然LED燈具在成本上仍高于傳統(tǒng)燈具，但已愈來愈接近；在一些應(yīng)用上，LED更已是最具成本效益的方案。

　　「不過，LED要被大眾市場(chǎng)接受的前提，是LED的亮度要再提升，成本也要持續(xù)下降，」以LED背光的應(yīng)用為例，Jim強(qiáng)調(diào)LED背光模組的成本是其市占率成長的主要驅(qū)動(dòng)力，今日背光模組的成本約180美元，若要在2012年時(shí)市占率有大幅的成長，其成本需降到大約100美元。而使LED背光模組成本能繼續(xù)下降的關(guān)鍵，則是LED的發(fā)光效率與制造上的良率與生產(chǎn)力。

　　MOCVD有助于提升良率和生產(chǎn)力

　　要持續(xù)提升發(fā)光效率，必須在晶片設(shè)計(jì)、光萃取技術(shù)、封裝方式和驅(qū)動(dòng)效能等技術(shù)領(lǐng)域不斷進(jìn)步。LED制造商想要滿足LED發(fā)光效率和成本藍(lán)圖，很顯然地必需采用先進(jìn)的制程技術(shù)。Jim指出，有機(jī)金屬化學(xué)氣相磊晶（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition;MOCVD）技術(shù)是決定LED亮度、良率和成本的關(guān)鍵性的一步，引進(jìn)MOCVD技術(shù)將有助于改善制造商的資本效率和降低購置成本。

　　所謂的MOCVD是是在基板上成長半導(dǎo)體薄膜的一種方法，其中MO是指半導(dǎo)體薄膜成程中所采用的反應(yīng)源（precursor）為金屬有機(jī)物，而CVD是指所成長的半導(dǎo)體薄膜的特性是屬于非晶形薄膜或是具有晶形的薄膜。對(duì)于LED來說，LED晶片由不同半導(dǎo)體材料的多層次架構(gòu)構(gòu)成，采用MOCVD會(huì)決定LED在色彩、亮度、電性和成本上的表現(xiàn)，是新一代LED制程的必要技術(shù)。

　　為了因應(yīng)市場(chǎng)的需求，Veeco致力于開發(fā)MOCVD先進(jìn)平臺(tái)技術(shù)。Jim指出，MOCVD的生長需對(duì)溫度與流動(dòng)有精準(zhǔn)的控制，而TurboDisc正是Veeco最先進(jìn)的MOCVD反應(yīng)室技術(shù)，能提供波長一致性、潔凈運(yùn)作、GaN高生長率、適用于2 – 8寸晶圓的高度彈性等優(yōu)勢(shì)。

　　「MOCVD對(duì)于良率和生產(chǎn)力的提升都有很大的幫助，」Jim表示：「自動(dòng)化的制程能提供更高的產(chǎn)量，而潔凈化的運(yùn)作則有助于提升良率。」

　　Veeco劃時(shí)代新平臺(tái)：TurboDisc K465i

　　Veeco在今年1月中推出了劃時(shí)代的新平臺(tái)：TurboDisc K465i,它是一個(gè)全自動(dòng)化且具延展性的磊晶平臺(tái)，可生產(chǎn)以氮化鎵（GaN）為基礎(chǔ)材料的藍(lán)/綠光LEDs及藍(lán)光LDs產(chǎn)品。 K465i建構(gòu)在之前推出并經(jīng)過量產(chǎn)驗(yàn)證的K465平臺(tái)上，除了采用了Veeco最先進(jìn)的TurboDisc反應(yīng)室技術(shù)之外，并包含了新的Uniform FlowFlange技術(shù)，可達(dá)到最高的磊晶圓一致性與極佳的制程重復(fù)性。

　　Jim表示，為了讓業(yè)者能快速的上手，K465i也提供簡(jiǎn)化的機(jī)臺(tái)操作設(shè)計(jì)，業(yè)者可以輕易地自行調(diào)整機(jī)臺(tái)，使其達(dá)到快速量產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)在機(jī)臺(tái)維護(hù)保養(yǎng)之后，亦可迅速地回復(fù)到原先量產(chǎn)狀況。 K465i同時(shí)使用新的材質(zhì)的加熱器，壽命能超過9個(gè)月以上，大大的提高機(jī)臺(tái)的使用率。因此，TurboDisc K465i GaN MOCVD是一款以最少的設(shè)備投資即可獲致最高投資收益的先進(jìn)機(jī)臺(tái)。

　　在量產(chǎn)產(chǎn)能方面，K465i是一套已經(jīng)過量產(chǎn)驗(yàn)證的自動(dòng)化生產(chǎn)平臺(tái)；不僅如此，其產(chǎn)能可高出一般機(jī)臺(tái)40~120%,并且在保養(yǎng)維護(hù)作業(yè)后，一開始運(yùn)轉(zhuǎn)即可恢復(fù)到原量產(chǎn)階段。由于采用Veeco先進(jìn)的TurboDisc反應(yīng)室清潔技術(shù)，使得K465i每次保養(yǎng)維護(hù)的間隔時(shí)間可以延長，讓K465i的機(jī)臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)能在兩次保養(yǎng)期間達(dá)到最多。

　　此外，在生產(chǎn)良率最佳化方面，K465i可以讓磊晶產(chǎn)品在波長5nm bin的良率達(dá)到90%,并可將波長的一致性與每次運(yùn)行的波長重復(fù)性提升改善25%,同時(shí)可將微粒子（particle）的產(chǎn)生數(shù)量降至最低，因此可以獲致極佳的生產(chǎn)良率表現(xiàn)。