LED基板市场即将风云变色。东芝与普瑞光电(Bridgelux)合作的硅基板LED芯片，预计将于10月量产；一旦产品顺利推出，势将以更高的性价比优势，压缩现今LED市场主流的蓝宝石基板生存空间，并促使相关供应商掀起更激烈的价格竞争。

　 　为使LED元件价格更具竞争力，LED基板朝大尺寸化发展已是确立之势。除目前市场主流的蓝宝石(Al203)基板外，日本LED照明大厂东芝(Toshiba)与美国普瑞光电(Bridgelux)合作的8英寸硅基氮化镓(GaN on Silicon)LED芯片技术，亦是市场看好的大尺寸基板材料之一。

日前东芝已宣布，硅基板将于今年10月投产，时程较业界原本预期的最快时间点2013年，整整提前一季;若顺利量产，估计可降低75%成本，成为最具价格竞争力的白光LED元件。届时，大尺寸蓝宝石基板的「低价」优势，恐将不复存在。

大尺寸发展为LED基板竞争关键

LED外延基板材料选用，会影响后续外延品质，所以因应不同发光层材料的晶体结构不同，须选用不同材料基板。通常业界选用基板考虑下列几项要素，包括与晶圆材料的晶体结构相近度高、导电及导热性佳、容易加工、在晶圆生长环境下稳定性高及价格低廉等。

　 　在多项影响条件中，基板的「晶格常数(Lattice Constant)」及「热膨胀系数(Thermal Expansion Coefficient)」能否与外延成长的薄膜良好匹配，是影响产品良率的重要关键;而基板能否朝大尺寸发展并大规模量产，则是产品迈向商品化时，是否具竞争力的重点。

蓝宝石基板为市场主流

目前氮化物系列外延成长最常使用的基板为蓝宝石基板;虽其与氮化镓晶格常数及热膨胀系数并非十分匹配，分别有16%和34%的差异(表1)，不过在硬度上蓝宝石表现较硅(Sic)基板为佳，且除了具备透明及高温状态稳定等特性，适合氮化物的外延成长外，相较于其他基板，以目前生产蓝/绿光LED用的主流尺寸2英寸(inch)及4英寸蓝宝石基板计算，价格亦便宜许多，目前已为市场主流。

碳化硅基板价格竞争力弱

　　除蓝宝石基板外，LED供应商Cree采用碳化硅(6H-SiC)基板来成长氮化物系列材料。氮化硅基板最大优点为导电特性，且晶格常数与氮化只有3.5%的不匹配(表1)，挟持导电的特性，芯片的正、负电极可做在不同面，有效缩小芯片尺寸，解决电流排挤的问题;不过碳化硅基板价格十分昂贵，成本上无竞争力。
硅(Si-111)基板亦是全球LED供应商积极投入研发的基板材料之一，最大特色在于可与硅电子元件整合、高散热、低成本及适合大型化发展，而硅本身为导电材料(蓝宝石基板为非导电材料)，芯片的正、负电极可做在芯片两边，缩小芯片尺寸。

虽硅基板在成本上具优势，但是晶格匹配常数为17%、热膨胀系数54%与氮化镓有很大差异(表1)，导致薄膜在成长时或室温下，易出现破裂、缺陷或晶圆弯曲变形。

　 　另外，硅与镓之间易产生反应，造成氮化镓与硅基板的介面出现孔洞，须要加入一层氮化铝做为缓冲层(Buffer Layer)。东芝与Bridgelux合作的8英寸硅基板技术，便采用Bridgelux独家缓冲层技术，成功产出在室温状态依然平滑的无裂痕晶圆，拉 近与蓝宝石基板相近的良率。

LED大厂相继投入硅基板研发

与其他基板相较，蓝宝石基板从2英寸开始发展至今，技术相对成熟，已为市场主流尺寸。不过为追求低成本量产效益，自2011年起厂商陆续转入4英寸基板开发，目前逐渐商品化;6英寸基板因面积大型化，易出现破裂等问题，仍以实验室阶段为主，尚无商品化经验值。