在“第3届新一代照明技术展”上，攀时日本(PLANSEE Japan)展出了用于替换嵌入LED结构的蓝宝石基板的钼(Mo)基板及钼铜(MoCu)基板等产品。

　　通过替换成Mo基板或MoCu基板，可提高LED芯片的散热性能，而且有助于实现LED芯片的高功率化及高效率化。据介绍，目前从事厂商正在讨论导入该产品。

　　在蓝宝石基板上使GaN系半导体结晶外延生长，然后将Mo基板或MoCu基板粘贴在GaN系半导体结晶上。随后揭下蓝宝石基板，切割成LED芯片。将蓝宝石基板替换成其他基板的技术已用于部分蓝色LED芯片，攀时日本表示，采用Mo基板目前只限于紫外LED芯片。因为使用激光划片(Laser Dicing)方法比利用Mo基板等替换的LED晶圆切割成LED芯片时的速度慢。

　　目前蓝宝石基板应用种类

　　蓝宝石(Al2O3,英文名为Sapphire)为制成氮化镓(GaN)磊晶发光层的主要基板材质，GaN可用来制作超高亮度蓝光、绿光、蓝绿光、白光LED。蓝宝石基板过去大宗应用是导弹弹头及手表等，后来应用到LED的基板。蓝光LED晶粒的长晶材料的蓝宝石基板是由蓝宝石晶棒切割而成。

　　目前超高亮度白/蓝光LED的品质取决于氮化镓磊晶(GaN)的材料品质，而氮化镓磊晶品质则与所使用的蓝宝石基板表面加工品质息息相关，蓝宝石(单晶Al2O3 )C面与Ⅲ-Ⅴ和Ⅱ-Ⅵ族沉积薄膜之间的晶格常数失配率小，同时符合GaN 磊晶制程中耐高温的要求，使得蓝宝石晶片成为制作白/蓝/绿光LED的关键材料。

　　广大外延片厂家使用的蓝宝石基片分为三种：

　　1 C-Plane蓝宝石基板

　　这是广大厂家普遍使用的供GaN生长的蓝宝石基板面.这主要是因为蓝宝石晶体沿C轴生长的工艺成熟、成本相对较低、物化性能稳定,在C面进行磊晶的技术成熟稳定。

　　C-Plane蓝宝石基板是普遍使用的蓝宝石基板。1993年日本的赤崎勇教授与当时在日亚化学的中村修二博士等人，突破了InGaN 与蓝宝石基板晶格不匹配(缓冲层)、p 型材料活化等等问题后，终于在1993 年底日亚化学得以首先开发出蓝光LED.以后的几年里日亚化学以蓝宝石为基板，使用InGaN材料,通过MOCVD 技术并不断加以改进蓝宝石基板与磊晶技术，提高蓝光的发光效率，同时1997年开发出紫外LED，1999年蓝紫色LED样品开始出货，2001年开始提供白光LED，从而奠定了日亚化学在LED领域的先头地位。

　　台湾紧紧跟随日本的LED技术，台湾LED的发展先是从日本购买外延片加工，进而买来MOCVD机台和蓝宝石基板来进行磊晶，之后台湾本土厂商又对蓝宝石晶体的生长和加工技术进行研究生产,通过自主研发，取得LED专利授权等方式从而实现蓝宝石晶体、基板、外延片的生产,外延片的加工等等自主的生产技术能力，一步一步奠定了台湾在LED上游业务中的重要地位。目前大部分的蓝光/绿光/白光LED产品都是以日本台湾为代表的使用蓝宝石基板进行MOCVD磊晶生产的产品，使得蓝宝石基板有很大的普遍，,以美国Cree公司使用SiC为基板为代表的LED产品则跟随其后。

　　2 R-Plane或M-Plane蓝宝石基板

　　主要用来生长非极性/半极性面GaN外延薄膜，以提高发光效率。通常在蓝宝石基板上制备的GaN外延膜是沿c轴生长的，而c轴是GaN的极性轴，导致GaN基器件有源层量子阱中出现很强的内建电场，发光效率会因此降低，发展非极性面GaN外延，克服这一物理现象，使发光效率提高。

　　以蚀刻(在蓝宝石C面干式蚀刻/湿式蚀刻)的方式，在蓝宝石基板上设计制作出微米级或纳米级的具有微结构特定规则的图案，藉以控制LED之输出光形式(蓝宝石基板上的凹凸图案会产生光散射或折射的效果增加光的取出率)，同时GaN薄膜成长于图案化蓝宝石基板上会产生横向磊晶的效果，减少生长在蓝宝石基板上GaN之间的差排缺陷，改善磊晶质量，并提升LED内部量子效率、增加光萃取效率。与成长于一般蓝宝石基板的LED相比,亮度增加了70%以上，目前台湾生产图案化蓝宝石有中美矽晶、合晶、兆晶，兆达.蓝宝石基板中2/4英寸是成熟产品,价格逐渐稳定,而大尺寸(如6/8英寸)的普通蓝宝石基板与2英寸图案化蓝宝石基板处于成长期，价格也较高，其生产商也是主推大尺寸与图案化蓝宝石基板，同时也积极增加产能，目前大陆还没有厂家能生产出图案化蓝宝石基板。

　　3、图案化蓝宝石基板(Pattern Sapphire Substrate简称PSS)

　　以成长(Growth)或蚀刻(Etching)的方式,在蓝宝石基板上设计制作出纳米级特定规则的微结构图案藉以控制LED之输出光形式，并可同时减少生长在蓝宝石基板上GaN之间的差排缺陷，改善磊晶质量，并提升LED内部量子效率、增加光萃取效率。

　　通常，C面蓝宝石衬底上生长的GaN薄膜是沿着其极性轴即c轴方向生长的，薄膜具有自发极化和压电极化效应，导致薄膜内部(有源层量子阱)产生强大的内建电场，(Quantum Confine Stark Effect, QCSE；史坦克效应)大大地降低了GaN薄膜的发光效率. 在一些非C面蓝宝石衬底(如R面或M 面)和其他一些特殊衬底(如铝酸锂;LiAlO2 )上生长的GaN薄膜是非极性和半极性的，上述由极化场引起的在发光器件中产生的负面效应将得到部分甚至完全的改善。传统三五族氮化物半导体均成长在c-plane 蓝宝石基板上，若把这类化合物成长于R-plane 或M-Plane上，可使产生的内建电场平行于磊晶层，以增加电子电洞对复合的机率。因此，以氮化物磊晶薄膜为主的LED结构成长R-plane 或M-Plane蓝宝石基板上，相比于传统的C面蓝宝石磊晶,将可有效解决LED内部量子效率效率低落之问题，并增加元件的发光强度。最新消息据称非极性LED能使白光的发光效率提高两倍。

　　由于无极性GaN具有比传统c轴GaNN更具有潜力来制作高效率元件，而许多国际大厂与研究单位都加大了对此类磊晶技术的研究与生产，因此对于R-plane 或M-Plane 蓝宝石基板的需求与要求也是相应地增加。

　　硅基板取代蓝宝石基板，有助于强化LED散热

　　LED基板不光是只有蓝宝石基板还有其他选择，例如硅基板也开始受到瞩目，据了解，硅基板LED晶粒虽然产品质量较稳定，但成本较高，而且从材料掌握就具有高技术门坎，加上Cree握有许多硅基板型LED专利技术，许多厂商为了避免专利问题，都没有采用硅基板。不过，就技术层面来看，以硅基板取代蓝宝石基板，有助于强化LED散热。因为蓝宝石在高电流通过时，效能就会开始下滑，但硅基板无此问题，而散热考虑在LED照明领域尤为重要。LED应用在照明方面的LED不仅亮度要够，散热也是关键课题。随着发光效率越来越高，散热也日益重要。因此，在照明领域中，除了蓝宝石基板外，硅基板的使用不失为另一可能性。