氮化镓对氮化镓基板(GaN-on-GaN)发光二极管(LED)声势看涨。GaN-on-GaN LED毋须克服让硅基氮化镓(GaN-on-Si)LED研发人员头痛的晶格、热膨胀系数等问题，加上GaN基板技术迭有突破，价格下滑可期，因而逐渐成为备受瞩目的LED基板替代方案。 

 

台积固态照明总经理谭昌琳表示，目前LED照明市场的基板市占仍以蓝宝石(Sapphire)基板及碳化硅(SiC)基板为主，而近年GaN-on-Si基板技术亦快速崛起，不过，目前GaN-on-Si基板除良率外，还有几项挑战待解。 

 

谭昌琳进一步解释，GaN-on-Si基板刚开始受到关注的原因，即硅材于半导体制程技术已相当成熟，但实际上GaN-on-Si基板在成长过程当中产生的弯曲情形，并无法适用于现有的晶圆平整设备，因此，生产GaN-on-Si基板的设备投资几乎等同于投资一座新的8吋厂，遂让相关业者再三踌躇。

 

不仅如此，因硅基板本身具吸光特性，所以厂商为提高LED芯片发光效率，多半都会在磊晶生成以后将硅基板去掉，并须在封装步骤时加上反射层，增强LED芯片整体亮度表现，因此，整体的物料成本是否能显著下降仍充满许多问号。 

 

有鉴于此，业界已将注意力转移至其它更具成本效益的替代方案，其中，GaN-on-GaN基板吸引力十足。目前美国新创公司Soraa是该基板技术主要的发展厂商，其已于今年2月正式宣布技术突破。 

 

与GaN-on-Si基板相比，GaN-on-GaN基板不具热膨胀系数不匹配(CTE Mismatch)及晶格不匹配(Lattice Mismatch)的问题，且因晶格缺陷密度极低，可让LED芯片以极高的电流密度运作，并发射较蓝宝石、碳化硅、硅等传统基板方案十倍以上的单位面积亮度。 

 

尽管如此，目前GaN-on-GaN基板价格仍偏高，约为蓝宝石基板的十至十五倍，因此，其应用仍以利基市场为主，如需高亮度的车用照明市场。 

 

谭昌琳指出，日前Soitec已针对GaN基板发表Smart Cut技术，并将该技术授权、技术转移予Sumitomo Electric，可望加速GaN基板价格下滑。 

 

据了解，Soitec与Sumitomo Electric两家公司先前已利用该技术成功试产4吋及6吋GaN基板，该制程技术让高质量、极细的GaN层不断重复由单一晶圆转变为多重基板。结果显示，在Smart Cut技术的助力下，GaN基板能展现高度效能并维持低成本，因此，Sumitomo Electric未来将持续投资Smart Cut技术，并利用该技术制造GaN基板。 

 

谭昌琳认为，未来蓝宝石、碳化硅、GaN、硅等基板的材料、技术将不断整合，而发光效率(lm/w)、光效下降(Droop)改善情形及制造成本，将是决定基板势力版图的重要因素。