LED通用照明進入到規模性爆發的關鍵時期，進一步提高LED的發光效率和降低LED的制備成本仍然非常重要。目前，在外延方法、能量轉換效率、熱能管理、生產設備和工藝過程控制方面，LED仍有大幅提升空間。材料與裝備技術對于LED性價比的提升至關重要，也是LED照明市場獲得發展的關鍵推動力。

　　2016年11月15日至17日，一年一度的半導體照明國際盛會--第十三屆中國國際半導體照明論壇（SSLCHINA2016）即將在北京國際會議中心拉開帷幕。在11月16日下午(14:00-17:30，三層305E)舉行的“材料與裝備技術分會”聚攏了該領域一大批國際專家和企業家，暢談產業核心材料及重大裝備新進展，聚焦國產化裝備及材料新進展。分會主持由中科院半導體研究所研究員、中科院半導體照明研發中心副主任王軍喜和佐治亞理工大學教授Russell Dupuis共同擔任。

 

　　該分會特邀中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所納米測試中心研究員、主任徐科，北京大學教授于彤軍 ，Application Engineering CCS高級部門經理、AIXTRON SE Adam R Boyd，北京北方華創微電子裝備有限公司副總裁兼PVD裝備事業部總經理丁培軍，美國新澤西理工學院電子與計算機工程系助理教授Hieu P T NGUYEN，荷蘭飛利浦知識產權與標準部SCIL Nanoimprint Solutions合作創始人Rob.J. VOORKAMP，北京康美特科技有限公司博士、技術總監孫宏杰，美國維易科精密儀器有限公司市場營銷總監Mark Mckee ，中微半導體高級工藝工程師李洪偉，美國維易科(Veeco)精密儀器有限公司CTO 等等國內外嘉賓分別做報告。

 

　　會上，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所納米測試中心研究員、主任徐科分享了“氮化鎵襯底生長的最新進展”。北京大學教授于彤軍在“準周期性碳納米管的納米掩模上高質量的氮化鎵生長”的報告中指出：“運用碳納米管（CNT）在藍寶石襯底上形成納米尺度的具有二維準周期的掩膜，通過生長過程的控制，進行了納米尺度和微米尺度的側向外延的組合生長，實現了位錯密度達到 4.51×107cm-2的高質量GaN外延膜。”

 

　　進一步，運用該技術的GaN模板上生長了紫光LED結構，芯片的峰值內量子效率相對常規的芯片提高3倍以上，在電流密度為 86.1A/cm2時光功率提高4倍以上，同時-5V的反向漏電流達到nA水平，比常規的芯片低兩個數量級。這一納米掩模上一步外延的技術的運用，顯著提高了GaN外延晶體質量，并且具有價格低、技術兼容性好的優勢，為以紫外LED為代表的、性能與位錯密度密切相關的器件的制備，提供了新的技術思路。

 

　　德國愛思強股份有限公司應用工程CCS高級部門經理Adam R Boyd，介紹了在干蝕刻圖案藍寶石襯底（DPSS）上使用31x4”規格的Aixtron AIX R6 MOCVD設備大規模生產InGaN基藍光LED。　　該系統在連續運行的模式下操作，首先對波長、光輸出功率（LOP）和靜電放電（ESD）量進行檢測，確保LED運行和生產的穩定性之后，再開始對噴頭進行清洗。相比以前運行后清洗噴頭的操作模式，現在的吞吐量可提升超過10%。

 

　　以ESD最佳產量為目標，通過在緩沖層設計實驗，確定絕對緩沖層的生長溫度窗口，特別是依據Inside P400讀數，考慮缺陷相關的形態和相關實驗。通過這種方法我們已經證明了在連續運行模式下ESD率＞90%，可用于批量生產InGaN藍光LED。

 

　　中微半導體高級工藝工程師李洪偉分享了“大尺寸基片上生長的GaN基LED和HEMT器件”的主題報告，他表示：“對于硅基GaN生長，必須施加適當的緩沖層以補償在外延生長和冷卻期間產生的拉伸應力，以獲得無裂紋膜。高質量GaN基LED和HEMT結構已經在具有AMEC MOCVD平臺的6英寸和8英寸硅基板上生長出來。已經實現了超過5微米的無裂紋外延層。通過使用非晶SixNy掩模層可以大大提高GaN結晶質量。（102）晶面的x射線回擺曲線FWHM小于400弧秒，證實了高質量GaN-on-Si外延層。通過選擇合適的晶片載流子來優化硅晶片上的光致發光（PL）波長均勻性，可以改進MQW生長期間的晶片彎曲。具有5靘外延層的GaN-on-Si HEMT展示了高垂直擊穿電壓特性，在GaN層中碳濃度高達5.6×1019 cm-3。霍爾測量顯示電子遷移率為1950 cm2/V?s，2DEG載流子密度分別為9.7×1012 cm-3。”

 

　　美國新澤西理工學院電子與計算機工程系助理教授Hieu P T Nguyen在題為“III族氮化物納米線LED和激光器：下一代照明技術” 主題報告中指出，未來固態照明的一大挑戰是所有基于半導體的全彩色LED的發展，包括單片集成藍色，綠色，和紅色的器件，這些器件具有超高效、長期穩定性和顏色可調發射。采用了常規的GaN基量子井異質結器件，然而，已經被他們的低效率和綠色到紅色光譜范圍的效率下降嚴重限制了。最近的研究表明，這些關鍵的挑戰可以通過使用III族氮化物納米線異質結構解決。在此背景下，我們研究了InGaN / GaN / AlGaN點在納米核殼結構的外延和內在特征，在幾乎無缺陷的GaN納米線中結合自組織的InGaN量子點，實現內在的白光發射。通過設計載流子動力學，我們表明，此種III族氮化物納米線LED可以在藍色，綠色和紅色光譜范圍內呈現出高效率的發射。

 

　　荷蘭飛利浦知識產權與標準部門SCIL Nanoimprint Solutions合作創始人Rob.J. Voorkam介紹了“SCIL納米壓印解決方案和高性價比大容量納米藍寶石晶片結構”報告。他表示，圖案式藍寶石基板通常用來生產氮化鎵LED。圖案式藍寶石基板上的微結構能夠增強氮化鎵生長，并且提高消光效率。將結構的尺寸減小到納米量級可以產生更高的效率和更低的圖案式藍寶石基板的成本。未來市場向大晶圓方向發展。常規的圖案式藍寶石基板生產技術（光刻和hard stamp NIL技術）不能提供經濟的方式實現在大晶圓上生產微納量級的圖案式藍寶石基板。Soft-stamp NIL克服了光刻技術和hard stamp NIL技術的主要劣勢，具有很好的發展前景，但它仍然具有一些缺點。并提出了如何采用SCIL技術解決soft-stamp NIL技術的局限，并且在大的非平晶圓上實現10納米以下的分辨率。

 

　　美國維易科精密儀器有限公司市場營銷總監Mark Mckee介紹了，通過高性能As/P MOCVD和離子束濺射技術加快光子發展情況。他表示，隨著人們對數據通信、傳感、紅外照明和光纖泵浦的需求增多，光子器件如VCSEL激光器，EE激光器越來越受歡迎。未來五年現有和新增應用將呈現兩位數增長。MOCVD技術和設備滿足了光子制造商對生產設備的需求。這是器件制造邁出的關鍵一步，MOCVD技術嚴格的性能要求和技術創新滿足了客戶日益增長的需求。這些創新必然推動高收益和生產力，降低制造成本和增強設備制造商的盈利能力。

 

　　此外，AR和HR的低吸收涂層需要長久的使用壽命和卓越的性能。離子束濺射是一種已被證明的沉積技術，實現了所需的性能。本演講將重點放在新k475i™MOCVD平臺，其實現了光子器件大批量制造的成本要求，以及顯著證明了AR和HR涂層所用的SPECTOR?離子束濺射技術。

 

　　北方微電子公司PVD裝備事業部總經理丁培軍分享了磁控濺射AlN薄膜在LED、MEMS和HEMT領域中的應用演講報告。他介紹說，北方華創公司根據多年來在物理氣相沉積（PVD）領域的豐富經驗，成功開發出了應用于2英寸~6英寸的AlN薄膜沉積設備。在LED領域，AlN緩沖層的加入，可以有效提升LED器件的光電性能、提高MO設備產能和降低生產成本。利用磁控濺射的原理，在襯底材料上制備目標厚度的高品質的AlN薄膜，根據SEM、XRD和AFM測試結果，AlN薄膜結構為沿C軸的柱狀生長，結晶品質高，表面光滑平整。

 

　　在AlN表面外延生長GaN后，其GaN表面非常光潔，GaN FWHM的（002）/（102）可以達到90/140arcsec；通過對LED芯片TEM的觀察和分析，我們發現GaN與AlN界面處的原子結合排布比較規則，GaN外延和MQW的生長過程中位錯較少，原子排布整齊有序，這些均有利于減少器件的漏電流和提高器件的壽命；制備的LED器件性能較無AlN緩沖層的制程相比，亮度提升1-4%、Vf下降0.05V、Vr提升50%以上，ESD結果提升30%以上。目前設備在中國大陸和臺灣LED市場得到的廣泛的應用。UV領域的使用也有了初步的結果，北方華創AlN 已經在UVA領域獲得應用，在UVB和UVC領域正在優化過程中。