PSS(Patterned Sapphire Substrate),也就是在藍(lán)寶石襯底上生長干法刻蝕用掩膜,用標(biāo)準(zhǔn)的光刻制程將掩膜刻出圖形,利用ICP刻蝕技術(shù)刻蝕藍(lán)寶石,并去掉掩膜,再在其上生長GaN材料,使GaN材料的縱向發(fā)展變?yōu)闄M向。
一方面可以有效減少GaN外延材料的位錯(cuò)密度,從而減小有源區(qū)的非輻射復(fù)合,提升內(nèi)量子效率,減小反向漏電流,提高LED的壽命;另一方面有源區(qū)發(fā)出的光,經(jīng)GaN和藍(lán)寶石襯底界面多次散射,改變了全反射光的出射角,增加了倒裝LED的光從藍(lán)寶石襯底出射的幾率,從而提高了光的提取效率。
圖為廣州展某展商展出的PSS制程
綜合這兩方面的原因,使PSS上生長的LED的出射光亮度比傳統(tǒng)的LED大大提高,總體亮度可以有30%-50%的提升。同時(shí)反向漏電流減小,LED的壽命也得到了延長。
運(yùn)用PSS圖形化襯底來生長外延片是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的提升亮度最有效最直接的方法,也是大功率高亮度外延片的第一選擇。
目前PSS襯底價(jià)格比普通藍(lán)寶石襯底上價(jià)格高,主要是因?yàn)樗{(lán)寶石襯底比較堅(jiān)硬,無論是干法刻蝕還是濕法腐蝕,整片圖形做好一致性、均勻性都有一定難度,制作過程對(duì)設(shè)備和制程要求很高,這是導(dǎo)致PSS襯底價(jià)格偏高的一個(gè)主要因素,據(jù)LEDinside統(tǒng)計(jì),圖形化制程處理過的藍(lán)寶石基板,可以創(chuàng)造較大的價(jià)差。
不過相對(duì)亮度提升帶給芯片的價(jià)值提升,PSS的成本在外延片整體成本中的占比不足9%,外延廠商還是有很大的意愿去采用PSS。根據(jù)國際研究機(jī)構(gòu)集邦(TrendForce)旗下LEDinside統(tǒng)計(jì)5月份臺(tái)灣地區(qū)整體PSS單月產(chǎn)能已近65萬片(約當(dāng)2吋,下同),Q3更有機(jī)會(huì)超過100萬片。
另外,在中國大陸市場,因?yàn)榧夹g(shù)前景明朗且利潤可觀,基板廠和晶圓廠都有興趣在PSS制程上有突破,這類廠商日益增加,但因?yàn)榧夹g(shù)上有一定的差距,故各家公司借由各種方式來獲取技術(shù)。有部分極力重金蒐羅臺(tái)灣地區(qū)的PSS人才。另外一些則是通過合資公司的形式獲取技術(shù)。東晶電子5月的一份公告稱,公司擬與外方股東韓國CTLab有限責(zé)任公司設(shè)立合資公司(浙江東晶博藍(lán)特光電有限公司),注冊(cè)資本為800萬美元,主營LED圖形化藍(lán)寶石襯底片、外延片的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售。而協(xié)鑫集團(tuán)則與韓國AND公司合作成立同鑫光電科技,設(shè)計(jì)產(chǎn)能即達(dá)到360萬片/年,因?yàn)楫a(chǎn)能很大,倍受關(guān)注。