欧司朗首家研发出硅上氮化镓LED芯片

欧司朗光电半导体的研发人员成功地制造出高性能蓝白光 LED 原型，当中的氮化镓发光层生长于直径为 150 毫米的硅晶圆上。这晶圆以硅代替了目前常用的蓝宝石(sapphire)，同样获得相等的优异质量。这款全新的 LED 芯片已经进入试点阶段，将在实际条件下接受测试，这表示欧司朗光电半导体的首批硅上LED芯片有望在两年内投放市场。

欧司朗光电半导体德国总部项目经理 Peter Stauss 博士指出：“我们多年的研发投入终于有了回报：不仅成功地提升了硅基上氮化镓层的质量，产品的效能和亮度也极具竞争力。此外，我们还执行了应力试验，证明我们的 LED 具有很高的质量以及良好的耐用性，这是我们传统检验标志的两项主要指标。” 在过去 30 多年的时间里，公司在人工晶体生长（外延附生）工艺领域积累了丰富的专业经验，为这项全新制造技术的发展里程碑上奠定了基础。德国联邦教育和研究部将这些研发活动纳入其“硅上氮化镓 (GaNonSi)”项目网络，拨付了研发基金。

 

图为 硅上氮化镓LED芯片

硅的优点

从多个方面来看，这都是一项开创性的技术。由于硅在半导体行业应用广泛，且可实现较大的晶圆直径，再加上其出众的热管理特性，所以照明市场以后必将趋向于选择这种极具吸引力且成本合理的材料。此外，公司制造的 LED 硅芯片的质量和性能数据可与蓝宝石基芯片相媲美：标准 Golden Dragon Plus LED封装中的蓝光 UX:3 芯片在 3.15V 时亮度可达 634 mW，这相当于 58% 的光效。这些都是 1mm2 芯片在 350 mA 电流下所能达到的较高值。换言之，如果再结合标准封装中的传统荧光粉转换，这些白光 LED 原型在 350 mA 电流下亮度将达到 140 lm，色温为 4500 K 时更将实现 127 lm/W 的光效。

Stauss 博士强调：“对于被广泛应用于照明行业的 LED 而言，在保持同等质量和性能的前提下，必须大幅降低元件的成本。为此，我们围绕整个技术链研发新方法，从芯片技术到生产工艺再到封装技术，无不涉及。”从数学理论来说，目前已可在直径为 150mm（6 英寸）的晶圆上制造出 17,000 颗 1mm2 大小的 LED 芯片。硅晶圆越大，生产效率就越高；研发人员已经向世人展示了第一个200mm（约 8 英寸）的硅基结构。

欧司朗光电半导体的研发活动由德国联邦教育和研究部资助，是其“硅上氮化镓 (GaNonSi)”项目网络的一部分。