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Bridgeluxが8インチのGaN-on-Si基板で160 lm/Wの白色LEDを試作
August 09, 2011, Livermore-- 米Bridgelux社は、8インチのGaN-on-Siウェハ上に作製したLEDで160 lm/Wと従来のサファイアあるいはSiC基板上に形成したGaN白色LED並みの性能を得たと発表した。3月に135 lm/WのLEDを発表したばかりなので、わずか4~5ヵ月で性能を従来並みに近づけたことになる。従来のLEDと比べて大幅に安くできる道筋をつけたといえる。
Siウェハを使うメリットは、ずばりコストダウンである。それも二つの意味で低コスト化できる。一つは文字通り、大口径化によりウェハから採れるチップの数が多いことだ。8インチ(直径200mm)ウェハ3枚からとれるLEDの数は、現在主流の2インチサファイヤ基板42枚から採れるLEDチップの数に等しい。もう一つの低コスト化は、シリコンの自動化プロセスにそのまま使えることである。8インチウェハは自動化システムが出来上がっている。ただし、LED製造プロセスではGaN膜を形成するためのMOCVD装置コストがLEDラインの40%にも上るため、残り60%の部分は従来のシリコンプロセスを使えることになる。
とはいえ、Siウェハの上にGaNをそのまま形成する訳ではない。Siの結晶格子とGaNの結晶格子の格子定数が大きく違うため、Siの上にGaNを直接つけるとクラックが入り、ひどい場合には割れてしまう。必ずバッファ層を導入し、格子定数の違いを徐々に変えていくことで解決するが、その手法については明かさない。
LEDは2種類作製し、一つは色温度4350Kの冷白色で160 lm/Wの明るさを持ち、もう一つは色温度2940Kの暖白色で125 lm/Wの明るさを持つ。白色LEDは青色LEDに黄色の蛍光塗料を塗ったものだが、1.5 mm径の青色LEDの性能は350 mAのバイアス電流での効率は59 %だとしている。
商用化には2年以内を目指している。ただし、MOCVD装置間のバラつきが同じ製品モデルでさえ、バラつきが大きいと言われている。このバラつきを小さくするためのレシピを開発する必要がある。
