AZZURRO實(shí)現(xiàn)150mm(6吋)晶圓GaN-on-Si制造可顯著降低LED成本
[導(dǎo)讀]AZZURRO半導(dǎo)體成立于2003年，具有專利的大直徑矽基板氮化鎵(GaN-on-Si)技術(shù)，該技術(shù)源自德國Magdeburg大學(xué)，在2010年10月獲得包括Wellington Partners、Good Energies和Emerald等4家創(chuàng)投業(yè)者共1,500萬歐元的資金投入
AZZURRO半導(dǎo)體成立于2003年，具有專利的大直徑矽基板氮化鎵(GaN-on-Si)技術(shù)，該技術(shù)源自德國Magdeburg大學(xué)，在2010年10月獲得包括Wellington Partners、Good Energies和Emerald等4家創(chuàng)投業(yè)者共1,500萬歐元的資金投入后，已正式在德烈斯登(Dresden)設(shè)立公司與產(chǎn)能，開始投入量產(chǎn)。
AZZURRO目前有2臺MOCVD(有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法)機(jī)臺，將于2011年10月完成量產(chǎn)設(shè)置，預(yù)計能達(dá)到每月1,400片150mm(6吋)晶圓的出貨量。 未來仍將持續(xù)擴(kuò)充產(chǎn)能，規(guī)劃2013年達(dá)到每月1萬片晶圓，以及2015年達(dá)到2.7萬片晶圓的產(chǎn)能。
運(yùn)用AZZURRO的專利應(yīng)力控制技術(shù)，能準(zhǔn)確控制矽基板上GaN薄膜的曲度。
LED是一個成長快速的市場，市場規(guī)模超過110億美元，不管是電視、筆電和行動裝置用的背光設(shè)計，或是固態(tài)照明應(yīng)用，都是各家業(yè)者所看好的商機(jī)所在，也吸引了眾多業(yè)者投入，市場競爭非常激烈。
目前LED產(chǎn)業(yè)仍是以50mm(2吋)或100mm(4吋)的藍(lán)寶石基板為基礎(chǔ)，若能利用大直徑的矽基板氮化鎵(GaN-on-Si)技術(shù)，便有可能充分發(fā)揮現(xiàn)有矽晶生態(tài)系統(tǒng)的完備技術(shù)與規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到降低整體LED成本的目標(biāo)。 若比較現(xiàn)行150mm(6吋)藍(lán)寶石基板和運(yùn)用AZZURRO專利GaN-on-Si技術(shù)的150 mm(6吋)晶圓，可達(dá)到超過75%原料的成本節(jié)省。
雖然GaN-on-Si具顯著的成本優(yōu)勢，但由于技術(shù)上的困難度，因此一直未能在LED業(yè)界廣泛應(yīng)用。 主要問題在于，由于矽基板和GaN的熱膨脹系數(shù)不同，在制程中會因?yàn)閮煞N材質(zhì)間的晶格錯位而產(chǎn)生應(yīng)力，進(jìn)而形成曲度(bow)和薄膜厚度不均的問題。
曲度和薄膜厚度不均不僅會在后段加工時可能產(chǎn)生破裂，同時也會造成同一片晶圓上制作出的LED具不同的峰值波長(peak wavelength)，增加了日后分選(binning)的困擾。 根據(jù)AZ??ZURRO于2011年第2季完成的150mm(6吋)GaN-on-Si晶圓來看，已可達(dá)到平均厚度6.1μm、標(biāo)準(zhǔn)差0.062μm，以及平均峰值波長451.9nm、標(biāo)準(zhǔn)差2.1nm的水準(zhǔn)。
此外，從AZZURRO過去12個月對數(shù)百片晶圓進(jìn)行GaN薄膜制程控制的數(shù)據(jù)來看，已將曲度標(biāo)準(zhǔn)差從85μm逐步漸少到15μm。 同時，運(yùn)用增強(qiáng)的曲度控制和補(bǔ)償(offset)曲度控制，可進(jìn)一步縮小或達(dá)到0曲度的目標(biāo)。 甚至，AZZURRO也可以依照客戶的需求，滿足客制化曲度需求。
這主要是透過AZZURRO專利的應(yīng)力控制技術(shù)，才能克服曲度和薄膜厚度不均的問題，也才能使大直徑GaN-on-Si技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的重要關(guān)鍵。 除了LED，GaN-on-Si亦適用于功率半導(dǎo)體(power semiconductors)、RF/PA等應(yīng)用。
雖然業(yè)界對于GaN-on-Si LED是否能達(dá)到與藍(lán)寶石LED相同的效能或有疑慮，但已有研究證明，GaN-based LED確實(shí)能達(dá)到相似效能，而且非常適用于高功率和具成本效益的固態(tài)照明應(yīng)用。
除了成本，GaN-on-Si與藍(lán)寶石相比，還有其它的優(yōu)勢。 它能利用現(xiàn)有的矽晶制程技術(shù)，切割等后段制程技術(shù)與資源都非常成熟與完備。 此外，在生產(chǎn)HB和UHB LED產(chǎn)品所需的覆晶安裝(flip chip mounting)時，矽晶材質(zhì)比藍(lán)寶石更易移除，不但生產(chǎn)周期可顯著縮短，還能獲得更佳的良率。
AZZURRO的150mm(6吋)GaN-on-Si晶圓現(xiàn)已開始提供樣本給客戶，正進(jìn)行認(rèn)證，預(yù)計2011年底客戶就能正式推出采用GaN-on-Si技術(shù)的LED元件。 同時，2011年底以前，AZZURRO將能提供200mm(8吋)晶圓的GaN-on-Si技術(shù)，更預(yù)計于2012年推出300mm(12吋)晶圓技術(shù)，進(jìn)度遙遙領(lǐng)先其他業(yè)者。
臺灣擁有完整的矽晶以及LED產(chǎn)業(yè)鏈，是AZZURRO非常重視的市場。 AZZURRO預(yù)計于2011年7月中在臺灣成立技術(shù)與客戶服務(wù)團(tuán)隊，積極與業(yè)者合作，協(xié)助他們從目前的藍(lán)寶石轉(zhuǎn)換為采用矽晶基板架構(gòu)的LED元件生產(chǎn)。 根據(jù)AZ??ZURRO與現(xiàn)有客戶的合作經(jīng)驗(yàn)，大約4個月的時間就可順利轉(zhuǎn)換，未來更將進(jìn)一步擴(kuò)充至200mm(8吋)晶圓應(yīng)用，大幅??節(jié)省成本。
作者簡介：
AZZURRO Semiconductors業(yè)務(wù)和行銷副總裁
Erwin Ysewijn自1989年服務(wù)于日立半導(dǎo)體公司開始，便累積了豐富的行銷與業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)，并熟悉亞洲市場，包括日本、南韓、臺灣和大陸等地，亦曾負(fù)責(zé)執(zhí)行多項策略購并計畫，顯著推動業(yè)務(wù)成長。 在加入AZZURRO之前，Ysewijn是Lantiq公司的全球行銷部門主管。
AZZURRO目前有2臺MOCVD(有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法)機(jī)臺，將于2011年10月完成量產(chǎn)設(shè)置，預(yù)計能達(dá)到每月1,400片150mm(6吋)晶圓的出貨量。 未來仍將持續(xù)擴(kuò)充產(chǎn)能，規(guī)劃2013年達(dá)到每月1萬片晶圓，以及2015年達(dá)到2.7萬片晶圓的產(chǎn)能。
運(yùn)用AZZURRO的專利應(yīng)力控制技術(shù)，能準(zhǔn)確控制矽基板上GaN薄膜的曲度。
LED是一個成長快速的市場，市場規(guī)模超過110億美元，不管是電視、筆電和行動裝置用的背光設(shè)計，或是固態(tài)照明應(yīng)用，都是各家業(yè)者所看好的商機(jī)所在，也吸引了眾多業(yè)者投入，市場競爭非常激烈。
目前LED產(chǎn)業(yè)仍是以50mm(2吋)或100mm(4吋)的藍(lán)寶石基板為基礎(chǔ)，若能利用大直徑的矽基板氮化鎵(GaN-on-Si)技術(shù)，便有可能充分發(fā)揮現(xiàn)有矽晶生態(tài)系統(tǒng)的完備技術(shù)與規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到降低整體LED成本的目標(biāo)。 若比較現(xiàn)行150mm(6吋)藍(lán)寶石基板和運(yùn)用AZZURRO專利GaN-on-Si技術(shù)的150 mm(6吋)晶圓，可達(dá)到超過75%原料的成本節(jié)省。
雖然GaN-on-Si具顯著的成本優(yōu)勢，但由于技術(shù)上的困難度，因此一直未能在LED業(yè)界廣泛應(yīng)用。 主要問題在于，由于矽基板和GaN的熱膨脹系數(shù)不同，在制程中會因?yàn)閮煞N材質(zhì)間的晶格錯位而產(chǎn)生應(yīng)力，進(jìn)而形成曲度(bow)和薄膜厚度不均的問題。
曲度和薄膜厚度不均不僅會在后段加工時可能產(chǎn)生破裂，同時也會造成同一片晶圓上制作出的LED具不同的峰值波長(peak wavelength)，增加了日后分選(binning)的困擾。 根據(jù)AZ??ZURRO于2011年第2季完成的150mm(6吋)GaN-on-Si晶圓來看，已可達(dá)到平均厚度6.1μm、標(biāo)準(zhǔn)差0.062μm，以及平均峰值波長451.9nm、標(biāo)準(zhǔn)差2.1nm的水準(zhǔn)。
此外，從AZZURRO過去12個月對數(shù)百片晶圓進(jìn)行GaN薄膜制程控制的數(shù)據(jù)來看，已將曲度標(biāo)準(zhǔn)差從85μm逐步漸少到15μm。 同時，運(yùn)用增強(qiáng)的曲度控制和補(bǔ)償(offset)曲度控制，可進(jìn)一步縮小或達(dá)到0曲度的目標(biāo)。 甚至，AZZURRO也可以依照客戶的需求，滿足客制化曲度需求。
這主要是透過AZZURRO專利的應(yīng)力控制技術(shù)，才能克服曲度和薄膜厚度不均的問題，也才能使大直徑GaN-on-Si技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的重要關(guān)鍵。 除了LED，GaN-on-Si亦適用于功率半導(dǎo)體(power semiconductors)、RF/PA等應(yīng)用。
雖然業(yè)界對于GaN-on-Si LED是否能達(dá)到與藍(lán)寶石LED相同的效能或有疑慮，但已有研究證明，GaN-based LED確實(shí)能達(dá)到相似效能，而且非常適用于高功率和具成本效益的固態(tài)照明應(yīng)用。
除了成本，GaN-on-Si與藍(lán)寶石相比，還有其它的優(yōu)勢。 它能利用現(xiàn)有的矽晶制程技術(shù)，切割等后段制程技術(shù)與資源都非常成熟與完備。 此外，在生產(chǎn)HB和UHB LED產(chǎn)品所需的覆晶安裝(flip chip mounting)時，矽晶材質(zhì)比藍(lán)寶石更易移除，不但生產(chǎn)周期可顯著縮短，還能獲得更佳的良率。
AZZURRO的150mm(6吋)GaN-on-Si晶圓現(xiàn)已開始提供樣本給客戶，正進(jìn)行認(rèn)證，預(yù)計2011年底客戶就能正式推出采用GaN-on-Si技術(shù)的LED元件。 同時，2011年底以前，AZZURRO將能提供200mm(8吋)晶圓的GaN-on-Si技術(shù)，更預(yù)計于2012年推出300mm(12吋)晶圓技術(shù)，進(jìn)度遙遙領(lǐng)先其他業(yè)者。
臺灣擁有完整的矽晶以及LED產(chǎn)業(yè)鏈，是AZZURRO非常重視的市場。 AZZURRO預(yù)計于2011年7月中在臺灣成立技術(shù)與客戶服務(wù)團(tuán)隊，積極與業(yè)者合作，協(xié)助他們從目前的藍(lán)寶石轉(zhuǎn)換為采用矽晶基板架構(gòu)的LED元件生產(chǎn)。 根據(jù)AZ??ZURRO與現(xiàn)有客戶的合作經(jīng)驗(yàn)，大約4個月的時間就可順利轉(zhuǎn)換，未來更將進(jìn)一步擴(kuò)充至200mm(8吋)晶圓應(yīng)用，大幅??節(jié)省成本。
作者簡介：
AZZURRO Semiconductors業(yè)務(wù)和行銷副總裁
Erwin Ysewijn自1989年服務(wù)于日立半導(dǎo)體公司開始，便累積了豐富的行銷與業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)，并熟悉亞洲市場，包括日本、南韓、臺灣和大陸等地，亦曾負(fù)責(zé)執(zhí)行多項策略購并計畫，顯著推動業(yè)務(wù)成長。 在加入AZZURRO之前，Ysewijn是Lantiq公司的全球行銷部門主管。
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