led外延片是什么 led外延片制作流程

基板材料是半导体照明产业技术发展的基础。不同的衬底材料需要不同的外延生长技术、芯片加工技术和器件封装技术，并且衬底材料确定半导体照明技术的发展路径。

基板材料的选择主要取决于以下9个方面。

结构特性好，外延材料与基板的晶体结构相同或接近，晶格常数失配度小，结晶性好，缺陷密度小的界面特性好，有利于外延材料的成核，粘附性强

化学稳定性好，在外延生长的温度和环境中不容易分解和腐蚀。

热导性好，包括热失配性小在内的热学性能好

导电性好，上下构造好

光学性能好，从制造的装置发射的光被基板吸收小

机械性能好，零件的加工容易，包括变薄、研磨、切割等。

价钱便宜

尺寸大，通常要求直径在2英寸以上。

选择基板很难同时满足以上9个方面。因此，现在只能通过改变外延生长技术和调整装置加工过程来适应不同衬底上的半导体发光器件的开发和生产。氮化镓用于研究的基板材料比较多，但是目前可用于制作的基板只有蓝宝石Al2O3和碳化硅SiC基板这两种。表格2？4定性地比较氮化镓用于生长的五种基板材料的特性的优劣。

为了评估基板材料，必须综合考虑以下要素。

基板和外延膜的结构匹配：外延材料与基板材料的晶体结构相同或接近，晶格常数的失配小，结晶性好，缺陷密度低。

基板与外延片的热膨胀系数匹配：热膨胀系数的匹配非常重要，如果外延片与基板材料的热膨胀系数之差过大，不仅会降低外延片的质量，而且在装置的动作中也会因发热而造成设备的损伤。

基板和外延膜的化学稳定性的匹配：基板材料具有良好的化学稳定性，在外延生长的温度和气氛中难以分解和腐蚀，不能通过与外延膜的化学反应来降低外延膜的质量。

材料的制备难度和成本的高低：考虑到产业化发展的需要，基板材料的制备要求简洁，成本不高。基板尺寸一般在2英寸以上。现在GaN基LED使用的基板材料比较多，但是用于商品化的基板现在只有蓝宝石和碳化硅基板两种。在GaN、Si、ZnO基板等其他研究开发阶段，离产业化还有距离。

氮化镓：

GaN用于生长的最理想的基板是GaN单晶材料，能够大幅提高外延膜的晶体质量，降低位错密度，提高元件的寿命，提高发光效率，提高元件的工作电流密度。但是，GaN体单晶体的制备非常困难，到目前为止没有有效的方法。

氧化锌：

GaNZF成为外延的候选基板是因为两者具有非常惊人的相似之处。两者的晶体结构相同，晶格识别度非常小，禁止带宽接近（带不连续值小，接触屏障小）。然而，作为ZnOGaN外延衬底的致命弱点是GaN外延生长的温度和环境中容易分解和腐蚀。目前，虽然ZnO半导体材料还不能用于光电子器件或高温电子器件的制造，但主要还没有真正解决材料质量和p型掺杂问题，并且还没有开发出适合于生长基于ZnO的半导体材料的器件。

蓝宝石：

GaN生长中最常见的基板是Al2O3。其优点是化学稳定性好，不吸收可见光，价格适中，制造技术比较成熟。导热性差时，元件的小电流流动工作没有明显的不足，但在功率型元件的大电流操作中问题明显。

碳化硅：

Si作为C的基板材料的应用仅次于蓝宝石的宽度，GaN还没有用于LED商业化生产的第三基板。SiC基板有化学稳定性好、导电性好、导热性好、不吸收可见光等，但是如果价格太高，结晶质量不如Al2O3或Si好，机械加工性能差，另外SiC基板吸收380纳米以下的紫外线，不适合开发380纳米以下的紫外线LED。Si由于C基板的有益导电性和导热性，能够很好地解决功率型GaNLED元件的散热问题，因此在半导体照明技术领域占有重要地位。

与蓝宝石相比，SiC和GaN外延膜的晶格匹配得到改善。另外，SiC具有蓝色发光特性，且是低电阻材料，能够制作电极，能够在封装前对外延文件进行完全的测试，提高了SiC作为基板材料的竞争力。由于SiC的层状结构容易在基底和外延膜之间熔化，因此获得了高质量解理面，从而大大简化了元件的结构。然而，同时，由于其层状结构，经常出现在衬底表面上引入大量缺陷的台阶。

实现发光效率的目标是GaN期望基板的LED，实现低成本，通过GaN基板实现效率、大面积、单灯大功率，以及牵引的工艺技术的简化和成品率的大幅提高。半导体照明成为现实后，爱迪生具有不亚于白炽灯泡的发明的意义。如果在基板等重要的技术领域突破的话，那个产业化的过程会得到大的发展吧。