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LED基板材料、GaNオンSiはサファイアに勝てるか

Jean-Christophe Eloy=President & CEO, Yole Developpement社
2012/08/30 08:00
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 GaNオンSi基板を使ったLEDの性能は、現在市場で支配的なサファイア基板のLEDと同等である。ただし、量産に面では問題を抱えている。また、現行のサファイア基板の価格は下がり続けていて、ここに形成するLEDの性能も向上している。例えば、最近PSS(patterned sapphire substrate)が大規模に採用され、サファイア基板のLEDの明るさが大幅に向上した。このため、GaNオンSi基板がサファイア基板に追いつくことは難しくなっている。

 Si基板に形成したLEDは、サファイア基板のLEDよりもずっと安価になるはずである。Siウエハーは、常にサファイア・ウエハーよりも低価格であり、今後もそうであり続けるため、コスト削減効果はすぐに表れる。コスト削減で最も効果的なのは、高度に自動化した減価償却済みSi-CMOS工場でエピ・ウエハーを加工することである。LEDの製造工程がCMOSラインと完全互換で、追加投資が不要な点も非常に重要だ。

 コスト削減効果は、製造時の問題で相殺されてしまう可能性がある。問題とは、SiとGaNでは熱膨張係数や格子定数が異なるため歪みが生じ、LEDのエピタキシャル・ウエハーが割れたり曲がったりしてしまうという点だ。Si基板には通常、歪みを制御するための層を設けるが、量産時の歪み制御は難しい。このため、再現可能で安定した高歩留まりの量産プロセスは確立しにくい。

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