LED外延片工艺流程：
LED外延片工艺流程如下：
衬底- 结构设计- 缓冲层生长- N型GaN层生长- 多量子阱发光层生- P型GaN层生长- 退火- 检测（光荧光、X射线）- 外延片
外延片- 设计、加工掩模版- 光刻- 离子刻蚀- N型电极（镀膜、退火、刻蚀）- P型电极（镀膜、退火、刻蚀）- 划片- 芯片分检、分级
具体介绍如下：
固定：将单晶硅棒固定在加工台上。
切片：将单晶硅棒切成具有精确几何尺寸的薄硅片。此过程中产生的硅粉采用水淋，产生废水和硅渣。
退火：双工位热氧化炉经氮气吹扫后，用红外加热至300~500℃，硅片表面和氧气发生反应，使硅片表面形成二氧化硅保护层。
倒角：将退火的硅片进行修整成圆弧形，防止硅片边缘破裂及晶格缺陷产生，增加磊晶层及光阻层的平坦度。此过程中产生的硅粉采用水淋，产生废水和硅渣。
分档检测：为保证硅片的规格和质量，对其进行检测。此处会产生废品。
研磨：用磨片剂除去切片和轮磨所造的锯痕及表面损伤层，有效改善单晶硅片的曲度、平坦度与平行度，达到一个抛光过程可以处理的规格。此过程产生废磨片剂。
清洗：通过有机溶剂的溶解作用，结合超声波清洗技术去除硅片表面的有机杂质。此工序产生有机废气和废有机溶剂。
RCA清洗：通过多道清洗去除硅片表面的颗粒物质和金属离子。
具体工艺流程如下：
SPM清洗：用H2SO4溶液和H2O2溶液按比例配成SPM溶液，SPM溶液具有很强的氧化能力，可将金属氧化后溶于清洗液，并将有机污染物氧化成CO2和H2O。用SPM清洗硅片可去除硅片表面的有机污物和部分金属。此工序会产生硫酸雾和废硫酸。
DHF清洗：用一定浓度的氢氟酸去除硅片表面的自然氧化膜，而附着在自然氧化膜上的金属也被溶解到清洗液中，同时DHF抑制了氧化膜的形成。此过程产生氟化氢和废氢氟酸。APM清洗：APM溶液由一定比例的NH4OH溶液、H2O2溶液组成，硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜（约6nm呈亲水性），该氧化膜又被NH4OH腐蚀，腐蚀后立即又发生氧化，氧化和腐蚀反复进行，因此附着在硅片表面的颗粒和金属也随腐蚀层而落入清洗液内。此处产生氨气和废氨水。
HPM清洗：由HCl溶液和H2O2溶液按一定比例组成的HPM，用于去除硅表面的钠、铁、镁和锌等金属污染物。此工序产生氯化氢和废盐酸。
DHF清洗：去除上一道工序在硅表面产生的氧化膜。
磨片检测：检测经过研磨、RCA清洗后的硅片的质量，不符合要求的则从新进行研磨和RCA 清洗。
腐蚀A/B：经切片及研磨等机械加工后，芯片表面受加工应力而形成的损伤层，通常采用化学腐蚀去除。腐蚀A是酸性腐蚀，用混酸溶液去除损伤层，产生氟化氢、NOX和废混酸；腐蚀B是碱性腐蚀，用氢氧化钠溶液去除损伤层，产生废碱液。本项目一部分硅片采用腐蚀A，一部分采用腐蚀B。
分档监测：对硅片进行损伤检测，存在损伤的硅片重新进行腐蚀。
粗抛光：使用一次研磨剂去除损伤层，一般去除量在10~20um。此处产生粗抛废液。
精抛光：使用精磨剂改善硅片表面的微粗糙程度，一般去除量1 um以下，从而得到高平坦度硅片。产生精抛废液。
检测：检查硅片是否符合要求，如不符合则从新进行抛光或RCA清洗。
检测：查看硅片表面是否清洁，表面如不清洁则从新刷洗，直至清洁。
包装：将单晶硅抛光片进行包装。
芯片到制作成小芯片之前，是一张比较大的外延片，所以芯片制作工艺有切割这快，就是把外延片切割成小芯片。它应该是LED制作过程中的一个环节
LED（Light EmittingDiode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。
LED的分类
1. 按发光管发光颜色分
按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。
根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用。
2. 按发光管出光面特征分
按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1;把φ5mm的记作T-1（3/4）；把φ4.4mm的记作T-1（1/4）。
由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。从发光强度角分布图来分有三类：
（1）高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为5°~20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。
（2）标准型。通常作指示灯用，其半值角为20°~45°.
（3）散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为45°~90°或更大，散射剂的量较大。
3. 按发光二极管的结构分
按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。
4. 按发光强度和工作电流分
按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED（发光强度100mcd）；把发光强度在10~100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般LED的工作电流在十几mA 至几十mA,而低电流LED的工作电流在2mA以下（亮度与普通发光管相同）。
除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。
LED的色彩与工艺：
制造LED的材料不同，可以产生具有不同能量的光子，借此可以控制LED 所发出光的波长，也就是光谱或颜色。历史上第一个LED所使用的材料是砷（As）化镓（Ga），其正向PN结压降（VF,可以理解为点亮或工作电压）为1.424V,发出的光线为红外光谱。另一种常用的LED材料为磷（P）化镓（Ga），其正向PN结压降为2.261V,发出的光线为绿光。
基于这两种材料，早期LED工业运用GaAs1-xPx材枓结构，理论上可以生产从红外光一直到绿光范围内任何波长的LED,下标X代表磷元素取代砷元素的百分比。一般通过PN结压降可以确定LED的波长颜色。其中典型的有
GaAs0.6P0.4的红光LED,GaAs0.35P0.65 的橙光LED,GaAs0.14P0.86 的黃光LED等。由于制造采用了鎵、砷、磷三种元素，所以俗称这些LED为三元素发光管。而GaN（氮化镓）的蓝光LED 、GaP 的绿光LED和GaAs红外光LED,被称为二元素发光管。而目前最新的工艺是用混合铝（Al）、钙（Ca）、铟（In）和氮（N）四种元素的AlGaInN 的四元素材料制造的四元素LED,可以涵盖所有可见光以及部份紫外光的光谱范围。
发光强度：
发光强度的衡量单位有照度单位（勒克司Lux）、光通量单位（流明Lumen）、发光强度单位（烛光Candlepower）
1CD（烛光）指完全辐射的物体，在白金凝固点温度下，每六十分之一平方厘米面积的发光强度。（以前指直径为2.2厘米，质量为75.5克的鲸油烛，每小时燃烧7.78克，火焰高度为4.5厘米，沿水平方向的发光强度）
1L（流明）指1 CD烛光照射在距离为1厘米，面积为1平方厘米的平面上的光通量。
1Lux（勒克司）指1L的光通量均匀地分布在1平方米面积上的照度。
一般主动发光体采用发光强度单位烛光CD,如白炽灯、LED等；反射或穿透型的物体采用光通量单位流明L,如LCD投影机等；而照度单位勒克司Lux,一般用于摄影等领域。三种衡量单位在数值上是等效的，但需要从不同的角度去理解。比如：如果说一部LCD投影机的亮度（光通量）为1600流明，其投影到全反射屏幕的尺寸为60英寸（1平方米），则其照度为1600勒克司，假设其出光口距光源1厘米，出光口面积为1平方厘米，则出光口的发光强度为1600CD.而真正的LCD投影机由于光传播的损耗、反射或透光膜的损耗和光线分布不均匀，亮度将大打折扣，一般有50%的效率就很好了。
实际使用中，光强计算常常采用比较容易测绘的数据单位或变向使用。对于LED显示屏这种主动发光体一般采用CD/平方米作为发光强度单位，并配合观察角度为辅助参数，其等效于屏体表面的照度单位勒克司；将此数值与屏体有效显示面积相乘，得到整个屏体的在最佳视角上的发光强度，假设屏体中每个像素的发光强度在相应空间内恒定，则此数值可被认为也是整个屏体的光通量。一般室外LED显示屏须达到4000CD/平方米以上的亮度才可在日光下有比较理想的显示效果。普通室内LED,最大亮度在700~2000CD/平方米左右。
单个LED的发光强度以CD为单位，同时配有视角参数，发光强度与LED 的色彩没有关系。单管的发光强度从几个mCD到五千mCD不等。LED生产厂
商所给出的发光强度指LED在20mA电流下点亮，最佳视角上及中心位置上发光强度最大的点。封装LED时顶部透镜的形状和LED芯片距顶部透镜的位置决定了LED视角和光强分布。一般来说相同的LED视角越大，最大发光强度越小，但在整个立体半球面上累计的光通量不变。
当多个LED较紧密规则排放，其发光球面相互叠加，导致整个发光平面发光强度分布比较均匀。在计算显示屏发光强度时，需根据LED视角和LED的排放密度，将厂商提供的最大点发光强度值乘以30%~90%不等，作为单管平均发光强度。
一般LED的发光寿命很长，生产厂家一般都标明为100,000小时以上，实际还应注意LED的亮度衰减周期，如大部分用于汽车尾灯的UR红管点亮十几至几十小时后，亮度就只有原来的一半了。亮度衰减周期与LED生产的材料工艺有很大关系，一般在经济条件许可的情况下应选用亮度衰减较缓慢的四元素LED.
配色、白平衡：
白色是红绿蓝三色按亮度比例混合而成，当光线中绿色的亮度为69%,红色的亮度为21%,蓝色的亮度为10%时，混色后人眼感觉到的是纯白色。但LED 红绿蓝三色的色品坐标因工艺过程等原因无法达到全色谱的效果，而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光，称为配色。
当为全彩色LED显示屏进行配色前，为了达到最佳亮度和最低的成本，应尽量选择三原色发光强度成大致为3:6:1比例的LED器件组成像素。
白平衡要求三种原色在相同的调灰值下合成的仍旧为纯正的白色。
LED2009投资分析
第一部分：LED：变革照明的第三代革命
1 LED代替白炽灯——任重而道远
自20世纪60年代世界第一个半导体发光二极管诞生以来，LED照明因具有寿命长、节能、色彩丰富、安全、环保特性，被誉为人类照明的第三次革命。
要达到家庭照明的领域还需要很长的路要走，要实现第三次照明革命要首先具备以下的照明成本分析。
根据美国圣地亚国家实验室所做的LED照明成本分析，投资成本是将一个灯泡的购买成本（每兆流明）分摊到整个寿命周期，运行成本是指一个灯泡在运行时的成本（每兆流明时），拥有成本是投资成本和运行成本之和，反映了一个灯泡从购买、运行到寿终整个生命周期的总成本。到2010年LED的拥有成本降至0.77美元
每兆流明时，将低于荧光灯的1美元每兆流明时，到2020年LED的拥有成本将降至0.48美元每兆流明时，只有荧光灯的一半。
LED照明技术的发展目标是：发光效率将分阶段从2002年的25流明/瓦提高到2007年75流明/瓦、2010年的150流明/瓦和2020年的200流明/瓦，发光成本将从2002的200美元/千流明降低到2007年的20美元/千流明、2010年的5美元/千流明和2020年的2美元/千流明。
LED照明在2007年开始渗透进入白炽灯照明市场、2012年进入荧光灯照明市场，而大量取代白炽灯和荧光灯将分别在2012年和2020年。
2 世界主要国家半导体LED照明发展战略
LED照明生产的效益显而易见，世界各国都在政府的大力资助下加快推进LED 照明取代传统照明的步伐，日本、美国、欧盟、韩国、中国台湾和中国政府都制定了相应的发展计划。
中国半导体LED照明发展战略
中国大陆为节约能源、实现经济和社会的可持续发展，于6月3日制定《节能减排综合性工作方案》半导体照明产业顺应了节能减排的宏观政策。
从2005年开始科技部批准了大连、厦门、上海、南昌、深圳等五个半导体照明产业基地，之后在2007年和2008年相继批准石家庄、扬州等两个半导体照明产业基地，在政策、税收和资金上给予长期支持。
国际上主要国家半导体LED照明发展战略
请看下面表4
第二部分半导体照明产业链、微观结构分析
1 LED制造流程
LED的制作流程包括上游的单晶片衬底制作、外延晶片生长，中游的芯片、电极制作、切割和测试分选，以及下游的产品封装。
国际和国内MOVCD设备基本是全进口的，主要厂商为美国VEECO公司和德国AIXTRON公司两家。
2 外延用MOCVD工艺及微观结构图
MOVCD全称为Metal Organic Chemical Vapour Deposition。
第三部分全球LED市场综述
1 LED市场规模
2004年全球LED市场规模为47亿美元，Isuppli 预计到2008年将增张到69亿美元，年平均增长率约为13%，其中高亮度和超高亮度LED市场年平均增长率
将达到20%左右，到2008年二者合计占总体市场份额的三分之二，届时超高亮度LED单独的市场规模将达到16亿美元。
在高亮度LED产品中，GaN基芯片由于产品附加值高，各国（地区）竞相扩大产能。
GaN芯片的产能主要集中在台湾和日本，但中国大陆和韩国产能增长迅速，也成为重要的生产区域。
中国大陆芯片产能变化提升较快，是全球GaN芯片产能增加最快的地区。芯片产能的增加一方面来自前几年所购MOCVD设备经过安装调试，陆续投入生产，如上海蓝宝、厦门三安、大连路明、上海蓝光等；另一方面也由于台湾厂商将部分芯片产能向大陆转移或台湾相关人员在大陆投资建厂，加快了国内芯片产能的提高，如厦门明达光电。
另外，随着台湾外延生产商对外延片出口的放松，国内部分厂商转而采用进口外延片来进行芯片批量生产，也在一定程度上提高了InGaN芯片的产量，如广东普光、士兰明芯等公司。
中国国内的蓝光芯片产能已经超过韩国，成为日本、台湾之后的第三大生产国，总体产能为台湾的34%。
2 全球LED市场应用领域机构
2004年手机应用市场占了高亮度LED市场的一半以上，随着手机应用市场的饱和，高亮度LED市场的增长速率将会放缓，估计增长率达到20%左右，市场总销售额达47亿美元左右。
新兴应用市场如通用照明、汽车前灯、大屏幕LCD背光源等将成为高亮度LED 市场增长的新动力，在大屏幕LCD背光源的推动下，2008年LCD背光源仍将占有26%的市场份额，到2008年高亮度LED市场仍将增长一倍。2008年LED市场总销售额将达到69亿美元。
未来景观照明和通用照明的LED市场增长速度最快，iSuppli 预计景观照明LED市场份额将从03年的2%增加到08年的8%。04年通用照明LED的销售额是9400万美元，到2010年将增长到8.75亿美元，年增长率将达52.3%，届时LED 照明将在全球120亿美元至140亿美元的照明市场占据重要的位置。
3 全球芯片价格走势
日本LED厂商供应的白光LED价格已从2000年的每颗105日元（约1美元），下跌到2005年的44日元（不到0.5美元）、2009年的20日元；蓝光LED价格从2000年的每颗92日元跌至2005年的17日元，预计2009年下降到8日元。预计2008年全年跌幅在10%左右。
2004年台湾厂商生产的蓝光LED价格跌幅达到30%，2004年底蓝光LED报价已跌至新台币0.60-0.80元，05年蓝光LED的价格跌势趋缓，全年跌幅在15%。预计08年全年跌幅在10%左右。
04年台湾白光LED价格跌幅在30%以内，04年底的平均报价在2.5元左右，由于台湾厂商积极进入白光LED领域，05年价格跌幅达到30%。
进入2008年，预计价格跌幅在10%左右。
导致价格持续走低的原因，主要是由于上游设备供应商MOVCD外延炉容量的不断扩大，致使LED外延生产商的单位生产成本下降。
从2003年以来，全球两大MOVCD设备厂商（美国的VEECO公司和德国的AIXTRON公司）的主流设备从2003年的6-8片机、2004年的12片机、2005年的15片机、2006年的21-24片机。在同样原材料的情况下，每个外延片的成本大幅度下降。
目前主流设备的容量为24-30片左右，比2003年增加3倍以上，预计到2008年以后，主流设备的容量将达到45片左右
LED产品5大类别
第一：信息显示电子仪器、设备、家用电器等的信息显示、数码显示和各种显示器，以及LED显示屏（信息显示、广告、记分牌等）。目前市场份额有100多亿元，潜在市场有几百亿元。
第二：交通信号灯城市交通、高速公路、铁路、机场、航海和江河航运用的信号灯等。现有市场份额有几十亿元，潜在市场有上百亿元。
第三：汽车用灯汽车内外灯、转向灯、刹车灯、雾灯、前照灯、车内仪表显示及照明等。目前市场份额有十几亿元，潜在市场有上百亿元。
第四：LED背光源小尺寸背光源：小于10英寸，主要用于手机、MP3、MP4、PDA、数码相机、摄像机和健身器材等；中等尺寸背光源：10英寸~20英寸之间，主要用于手提电脑、计算机显示器和各种监视器；大尺寸背光源：大于20英寸，主要用于彩色电视的LCD显示屏。所有这些背光源目前市场份额有几十亿元，潜在市场有几百亿元。
第五：半导体照明根据现有产品的应用范围，可分为六类：
1、室外景观照明：护栏灯、投射灯、LED灯带、LED异型灯、数码灯管、地埋灯、草坪灯、水底灯等，目前市场份额有几十亿元，潜在市场有上百亿元。
2、室内装饰照明：壁灯、吊灯、嵌入式灯、射灯、墙角灯、平面发光板、格栅灯、日光灯、筒灯、变幻灯等，目前市场份额有十几亿元，潜在市场有上百亿元。
3、专用照明：便携式照明（手电筒、头灯）、低照度灯（廊灯、门牌灯、庭用灯）、阅读灯、显微镜灯、投影灯、照相机闪光灯、台灯、路灯等，现有市场份额有几十亿元，潜在市场有几百亿元。
4、安全照明：矿灯、防爆灯、应急灯、安全指示灯等，现有市场份额几亿元，潜在市场有几十亿元。
LED芯片知识大了解 目录 一 LED芯片基本知识 (2) 1、LED芯片的概念 (2) 2、LED芯片的组成元素 (2) 3、LED芯片的分类 (2) 二 LED衬底材料 (4) 1、LED衬底材料的概念及作用 (4) 2、LED衬底材料的种类 (4) 三 LED外延片 (6) 1、LED外延片生长的概念 (6) 2、LED外延片衬底材料的种类 (6) 3、LED外延片的检测 (6)
一、LED芯片基本知识 1、LED芯片的概念 LED芯片是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的芯片，芯片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个芯片被环氧树脂封装起来。半导体芯片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N 结。当电流通过导线作用于这个芯片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。LED芯片为LED的主要原材料 ，LED主要依靠芯片来发光。 LED芯片是在外延片上的基础上经过下面一系列流 程，最终完成如右图的成品-芯片。 外延片→清洗→镀透明电极层透 (Indium Tin Oxide，ITO)→透明电极图形光刻→腐蚀→去胶→ 平台图形光刻→干法刻蚀→去胶→退火→ SiO2沉积→窗口图形光刻→SiO2腐蚀→去胶→ N极图形光刻→预清洗→镀膜→剥离→退火→ P极图形光刻→镀膜→剥离→研磨→切割→ 芯片→成品测试。图1 外延片成品示意图 2、LED芯片的组成元素 LED芯片的元素主要为III-V族元素，主要有砷(AS)、铝(AL)、镓(Ga、)铟(IN)、磷(P)、氮(N)、锶(Si)这几种元素中的若干种组成。 3、LED芯片的分类 1）按发光亮度分 A、一般亮度：R(红色GaAsP 655nm)、H ( 高红GaP 697nm )、G ( 绿色GaP 565nm )、 Y ( 黄色GaAsP/GaP 585nm )、E(桔色GaAsP/ GaP 635nm )等 B、高亮度：VG(较亮绿色GaP 565nm)、VY(较亮黄色 GaAsP/ GaP 585nm)、 SR(较亮红色GaA/AS 660nm)； C、超高亮度：UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE等 D、不可见光(红外线)：R﹑SIR﹑VIR﹑HIR
LED基础知识培训-外延、芯片王立 2009-3-16 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation 内容提要 1 2 3 4 LED器件基础知识 LED器件基础知识 LED材料生长 LED材料生长 LED芯片制造芯片制造高效率LED芯片设计芯片设计高效率 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation LED器件基础知识 1、半导体发光的概念发光是物体内部以某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程。发光是一种非平衡辐射。区分各种非平衡辐射的宏观光学参量是辐射期间—去掉激发后辐射还可延续的时间。发光的辐射期间在10-11秒以上。 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation LED器件基础知识半导体发光的不同形态粉末发光。薄膜发光。结型发光。通常所说的半导体发光是指结型发光——器件的核心在于p-n结。半导体照明技术是结型电致发光和粉末光致发光的结合。 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation LED器件基础知识 2、半导体发光的研究历史 1907 ! Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation LED器件基础知识 1923, O.W. Lossev of Russia reported electroluminescent light emission in silicon carbide crystals. 1937, F. Destriau of France reported (field-excited electroluminescence of zinc sulfide powders. 1939 – 1944 World War II 1951 – Solid State Lighting potential resurfaced when a team of researchers led by Kurt Lehovec started to investigate the electroluminescent potential of silicon carbide. 1962 – Nick Holonyak Jr, working at General Electric, gave the first practical demonstration of LEDs. 1968 – HP Labs develops the first commercially available light-emitting diode. GE, Bell Labs make the same claim. LEDs were first invented in England, Korea and China as well, depending upon who you talk to. …… 1994 –高亮度蓝光LED实现产业化，半
MOCVD设备和外延生长 2007．01 外延技术与设备是外延片制造技术的关键所在。气相外延（VPE），液相外延（LPE），分子束外延（MBE）和金属有机化合物气相外延（MOCVD）都是常用的外延技术。当前，MOCVD工艺已成为制造绝大多数光电子材料的基本技术。 （气相外延-在含有外延生长所需原子的化合物的气相环境中，通过一定方法获取外延生长所需原子，使其按规定要求排列而生成外延层的外延生长过程。（V apor P hase E pitaxy）液相外延-衬底片的待生长面浸入外延生长的液体环境中生长外延层的外延生长过程。(L iquid P hase E pitaxy) 分子束外延-在高真空中，外延生长所需原子（无中间化学反应过程）由源直接转移到待生长表面上，按规定要求排列生成外延层的外延生长过程。(M olecular B eam E pitaxy） MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）设备作为化合物半导体材料研究和生产的手段，特别是作为工业化生产的设备，它的高质量、稳定性、重复性及规模化是其它的半导体材料生长设备无法替代的。它是当今世界上生产半导体光电器件和微波器件材料的主要手段，如激光器、探测器、发光二极管、高效太阳能电池、光电阴极等，是光电子等产业不可缺少的设备。但我国至今没有生产该设备的专业厂家，各单位都是花费大量外汇从国外购买，使用过程中的维护和零配件的采购都存在很多的不便，且价格昂贵。 全球最大的MOCVD 设备制造商AIXTRON, 美国Veeco 公司. 一，MOCVD设备 1.发展史：国际上起源于80年代初，我国在80年代中（85年）。 国际上发展特点：专业化分工，我国发展特点：小而全，小作坊式。 技术条件：a.MO源：难合成，操作困难。 b.设备控制精度：流量及压力控制 c.反应室设计：Vecco:高速旋转 Aixtron:气浮式旋转 Tomax Swan :CCS系统（结合前两种设备特点） Nichia:双流式 2.MOCVD组成
外延基础知识 一、基本概念 能级：电子是不连续的，其值主要由主量子数N决定，每一确定能量值称为一个能级。 能带：大量孤立原子结合成晶体后，周期场中电子能量状态出现新特点：孤立原子原来一个能级将分裂成大量密集的能级，构成一相应的能带。（晶体中电子能量状态可用能带描述） 导带：对未填满电子的能带，能带中电子在外场作用下，将参与导电，形成宏观电流，这样的能带称为导带。价带：由价电子能级分裂形成的能带，称为价带。（价带可能是满带，也可能是电子未填满的能带） 直接带隙：导带底和价带顶位于K空间同一位置。 间接带隙：导带底和价带顶位于K空间不同位置。 同质结：组成PN结的P型区和N型区是同种材料。（如红黄光中的：GaAs上生长GaAs,蓝绿光中：U(undope)－GaN上生长N(dope)－ GaN） 异质结：两种晶体结构相同，晶格常数相近，但带隙宽度不同的半导体材料生长在一起形成的结，称为异质结。（如蓝绿光中：GaN上生长Al GaN） 超晶格（superlatic）：由两种或两种以上组分不同或导电类型各异的超薄层（相邻势阱内电子波函数发生交迭）的材料，交替生长形成的人工周期性结构，称为超晶格材料。 量子阱(QW)：通常把势垒较厚，以致于相邻电子波函数不发生交迭的周期性结构，称为量子阱（它是超晶格的一种）。 二、半导体 1.分类：元素半导体：Si 、Ge 化合物半导体：GaAs、InP、GaN(Ⅲ-Ⅴ)、ZnSe(Ⅱ-Ⅵ)、SiC 2.化合物半导体优点： a.调节材料组分易形成直接带隙材料，有高的光电转换效率。（光电器件一般选用直接带隙材料） b.高电子迁移率。 c.可制成异质结，进行能带裁减，易形成新器件。 3.半导体杂质和缺陷 杂质：替位式杂质（有效掺杂） 间隙式杂质 缺陷：点缺陷：如空位、间隙原子 线缺陷：如位错 面缺陷：（即立方密积结构里夹杂着少量六角密积）如层错 4.外延技术 LPE：液相外延，生长速率快，产量大，但晶体生长难以精确控制。（普亮LED常用此生长方法） MOCVD（也称MOVPE）：Metal Organic Chemical Vapour Deposition金属有机汽相淀积,精确控制晶体生长，重复性好，产量大，适合工业化大生产。 HVPE：氢化物汽相外延，是近几年在MOCVD基础上发展起来的，适应于Ⅲ-Ⅴ氮化物半导体薄膜和超晶格外延生长的一种新技术。生长速率快，但晶格质量较差。 MBE：分子束外延，可精确控制晶体生长，生长出的晶体异常光滑，晶格质量非常好，但生长速率慢，难以用于工业化大生产。 三、MOCVD设备 1.发展史：国际上起源于80年代初，我国在80年代中（85年）。 国际上发展特点：专业化分工，我国发展特点：小而全，小作坊式。 技术条件：a.MO源：难合成，操作困难。 b.设备控制精度：流量及压力控制 c.反应室设计：Vecco:高速旋转
LED外延片及芯片(LED行业核心部件)行业概况 LED外延片及芯片（LED行业LED外延片及芯片（LED行业外延片及芯片核心部件）核心部件）行业概况安溪陈利学校2011-11-27 2011-11- ? 一、LED外延片、芯片是整个外延片、外延片芯片是整个LED产业链产业链的上游部分，约占LED行业利润行业利润70% 的上游部分，约占行业利润? 外延片、芯片、等核心器件是LED 行业中技术层次最高，代表行业发展水平的重要部分，是整个LED产业链的上游部分。其制造技术的发展水平直接决定了LED 行业的产业结构和市场地位。具有技术优势的国家如美国、日本等在核心器件的原材料生产和器件设计上均处于世界领先水平，可见其地位在LED 行业发展中十分重要。在LED利润分布中占约70% ? 二、LED外延片主要生产技术：MOCVD 被国外外延片主要生产技术：外延片主要生产技术被国外垄断，垄断，国内生产企业需高额进口? 目前LED外延片生长技术主要采用有机金属化学气相沉积方法（MOCVD），其供给由国际巨头爱思强（德国）、维易科（美国）以及日本酸素垄断。目前，国内所有生产LED外延片、芯片的企业均需从国外高额进口MOCVD设备，而此类设备每台约需1500万元，购置成本约占整个LED 1500 LED 生产线成本的2/3。? 2010年1月，国产LED MOCVD设备在广东昭信半导体装备制造有限公司成功下线。但是，国产MOCVD设备的成功下线能否改变LED外延芯片核心装备市场格局还有待市场的检验。? 三、我国的LED 芯片相对薄弱但芯片企业稳步增我国的加? 从芯片的制造流程可以看到，其成本的大部分为外延片的生产，其它部分的加工以及封装成本较少仅占到30%。? 目前我国的LED 芯片制造成本虽然相对外资产品较低，但在外延片技术上的投入比例依然很大，并没有摆脱各国的共性。不过随着外延片生产技术和工艺的提升，我国LED 芯片的制造成本有望继续降低。? 据LED 产业研究机构LEDinside 统计，至2009年8月，中国大陆现存LED 芯片生产企业达62个，近几年呈快速上涨的势头。? 四、LED外延片、芯片生产企业毛利率约外延片、外延片为40% ? 目前LED 上游外延片及芯片制造的毛利率水平普遍在40%以上，个别优势企业甚至超过50%，中游封装和下游应用领域的技术含量相对较低，但毛利率仍能达到30%。名词解释? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? LED：Light Emitting Diode，发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光：的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。HB LED：高亮度发光二极管。：GaN: 氮化镓，属第三代半导体材料。禁带宽度在T=300K时为3.2-3.3eV，晶格常数为0.452nm。MOCVD：是金属有机化合物化学气相淀积(Metal-organic Chemical Vapor ：DePosition)的英文缩写，是在LED外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。蓝宝石：蓝宝石：是刚玉宝石中除红色的红宝石之外，其它颜色刚玉宝石的通称，主要成分是氧化铝（Al2O3）。LCD TV：可以接受TV信号的液晶显示器。：mcd：光通量的空间密度，即单位立体角的光通量，叫发光强度，是衡量光：源发光强弱的量，其中文名称为“坎德拉”，符号就是“cd”。InGaAlP：磷化铝镓铟，是四元系化合物半导体材料，是制造红色和黄色超：高亮度发光二极管的最佳材料。lGaInN：氮化物半导体材料，是制备白光LED的基石。：OLED：即有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode），又称为有机电：激光显示（Organic Electroluminesence Display, OELD），OLED屏幕具备许多LCD不可比拟的优势。AMOLED: （Active Matrix/Organic Light Emitting Diode）是有源矩阵有机发光二极体面板。相比传统的液晶面板，AMOLED具有反应速度较快、对比度更高、视角较广等特点。? 1 LED行业基本情况行业基本情况? LED（Light Emitting Diode），即发光二极体，是一种能够将电能转化为可见光的半导体。与传统光源，如白炽灯和节能灯不同，LED采用电场发光和低压供电。它具有寿命长、光效高、光色纯、稳定性高、安全性好、无辐射、低功耗、抗震、耐击打等一家族优点，被誉为21世纪新固体光源时代的革命性技术。? 进入20