半/非極性面2英寸GaN基板：改進(jìn)LED及的撒手锏

在白色LED中使用的藍(lán)色LED芯片及藍(lán)光光驅(qū)光源用藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器，目前新型的GaN基板有望使這些GaN類半導(dǎo)體發(fā)光元件的性能得到大幅提高。而在該領(lǐng)域，日本業(yè)界最大廠商住友電氣工業(yè)最近實(shí)現(xiàn)了新型GaN基板的大型化，并即將推出產(chǎn)品。該產(chǎn)品就是采用GaN結(jié)晶的“半極性面”及“非極性面”的、口徑為2英寸的GaN基板。其中，采用非極性面的基板預(yù)定2010年內(nèi)樣品供貨。

　　此次的基板產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了與用于制造藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器的GaN基板產(chǎn)品為相同水平的105cm-2錯(cuò)位密度，并同時(shí)將口徑擴(kuò)大到了與現(xiàn)有GaN基板產(chǎn)品相同的2英寸。而以前業(yè)內(nèi)提供的半/非極性GaN基板都是窄長(zhǎng)方形的小型產(chǎn)品。

　　GaN類半導(dǎo)體發(fā)光元件一般利用GaN結(jié)晶中稱為“極性面”的結(jié)晶面。如果使用與該結(jié)晶面不同的半/非極性面的話，便可削弱GaN結(jié)晶內(nèi)產(chǎn)生的“壓電電場(chǎng)”的影響，有助于提高發(fā)光元件的發(fā)光效率并延長(zhǎng)波長(zhǎng)（圖1）。比如，通過利用非極性面，有望將發(fā)光效率提高20％以上。另外，由于容易延長(zhǎng)波長(zhǎng)，因此還可實(shí)現(xiàn)純綠色的半導(dǎo)體激光器。

　　住友電氣工業(yè)盡管并未公布實(shí)現(xiàn)技術(shù)的細(xì)節(jié)，但據(jù)說通過采用自主開發(fā)的HVPE法實(shí)現(xiàn)了2英寸的基板口徑。HVPE法本身就是被現(xiàn)有GaN基板產(chǎn)品所采用的技術(shù)。因此能夠充分運(yùn)用已有的制造設(shè)備。也就是說，有望實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有GaN基板產(chǎn)品為相同程度的價(jià)格。

　　6英寸產(chǎn)品也將亮相

　　不過，GaN基板的產(chǎn)品價(jià)格比Si基板及藍(lán)寶石基板等產(chǎn)品高，而且口徑也小得多，因此主要被用于激光器領(lǐng)域。而住友電氣工業(yè)還打算攻克這一課題，促進(jìn)GaN基板在LED及功率半導(dǎo)體中的采用。

　　因此住友電氣工業(yè)開始致力于GaN基板的進(jìn)一步大型化。與上述的半/非極性面不同，采用的是與已有GaN基板相同的極性面，開發(fā)成功的大尺寸基板實(shí)現(xiàn)了6英寸的口徑。隨著有助于提高生產(chǎn)效率的大尺寸產(chǎn)品的亮相，使用GaN基板的藍(lán)色LED芯片、半導(dǎo)體激光器及功率半導(dǎo)體的單位元件成本便極有望得到降低。