led芯片衬底材料有哪些 led衬底材料

外延片的制造过程非常复杂，展示结束外延片，接下来每一张外延片随意抽取9分进行测试，符合要求的是良品，其他是次品（电压偏差大，波长短或长等）。良品的外延片开始制作电极（p极、N极），接着用激光切断外延片，100%拾到，根据电压、波长、亮度形成全自动化分检，即LED晶圆方片。然后进行目视，捡到有点缺陷和电极磨损的东西，这些就是后面的散晶。此时，如果蓝色胶卷有与通常的出货要求不一致的晶片，当然成为边缘片或毛片等。不良品的外延片（主要有几个参数不符合要求），不用于制作方片，直接制作电极（p极、N极），也不进行分检。也就是说，现在市场上有LED大的圆片（其中也有方片等好的东西。

半导体制造商主要使用研磨Si片（pW）和外延Si片作为IC的原材料。1980年代初开始使用的外延片具有标准pW中没有的一些电特性，并且消除了晶体生长和随后晶片加工中引入的许多表面/近表面缺陷。

以前，外延片是由Si片制造商制造、自用的，在IC中使用量很少，需要在单晶Si片表面上堆积薄的单晶Si层。一般的外延层的厚度是2~20mu。基板Si的厚度是610m。m（150mm直径板和725mu；m（200mm板）。

外延沉积可以一次加工多张，也可以加工单片。单片反应器可以生产品质最好的外延层（厚度、电阻率均匀性好、缺陷少）。这个外延片被用于生产150mm的最先进产品和所有重要的200mm产品。

外延产品

外延产品适用于四个方面，CMOS互补金属氧化物半导体支持需要小设备尺寸的最先进的过程。CMOS产品是外延片的最大应用领域，IC制造商在包括微处理器和逻辑芯片以及存储器应用闪速存储器和DRAM动态随机存取存储器的非恢复设备过程中使用。分立半导体用于制造要求精密Si特性的元件。特异性（（exotic）半导体类包括使用在外延层中嵌入许多化合物半导体材料的非Si材料的几个特殊产品。嵌入层半导体使用双极晶体管元件中的再掺杂区域在物理上分离，并且在外延过程中沉积。

目前，200mm的晶圆中，外延片为1/3.2000年，包含嵌入层的逻辑设备所使用的CMOS为全外延片的69%，DRAM为11%，分立设备占20%。到2005年为止，CMOS逻辑为55%，DRAM为30%，分立设备占15%。

LED外延片--基板材料

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。

1、结构特性好，外延材料与基板的晶体结构相同或接近，晶格常数的失配度小，结晶度好，缺陷密度小。

2、界面特性好，有利于外延材料的成核，粘结性强。

3、化学稳定性好，不易在外延生长的温度和环境中分解和腐蚀。

4、包括热学性能好、导热性好、热失配度小。

5、导电性好，可制作上下结构。

6、光学性能好，从制造的装置发射的光被基板吸收小。

7、机械性能好，零件容易加工，变薄，包括研磨和切割等；

8、价格便宜。

9、尺寸大，一般要求直径在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。氮化镓虽然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基板和Si基板三种。

为了评估基板材料，必须综合考虑以下要素。

1.衬底与外延膜的结构匹配：外延材料与基板材料的晶体结构相同或接近，晶格常数失配小，结晶性好，缺陷密度低；

2.衬底与外延片之间的热膨胀系数匹配：热膨胀系数匹配非常重要，如果外延片与基板材料之间的差异太大，不仅会降低外延片的质量，而且在器件的操作中也可能因发热而导致器件损伤。

3.衬底与外延膜的化学稳定性的匹配：衬底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，并且不能通过与外延膜的化学反应来降低外延膜的质量。

4.材料制造的难度和成本的高低：考虑到产业化发展的需要，基板材料的制造要求简洁，成本不高。基板尺寸一般在2英寸以上。

LED基板材料汇总

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、碳化硅和硅基板三种。GaN等其他的ZnO基板还在开发阶段，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结晶质量，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，制造GaN体单晶非常困难，到现在为止没有有效的方法。

氧化锌

由于两者具有非常惊人的相似之处，所以ZF成为GaN外延的候选基板。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用于成长的最一般的基板是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

SiC作为仅次于蓝宝石的基板材料的应用很广泛，现在中国的晶能光电的江风益教授在Si基板上成长着可以用于商业化的LED外延片。Si衬底在导热性和稳定性方面优于蓝宝石，并且价格比蓝宝石低得多，是非常有前途的基板。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，但是价格太高，结晶质量不如Al2O3或Si好，机械加工性差，另外SiC基板吸收380nm以下的紫外线，不适合开发380nm以下的紫外线LED。Si由于C基板的有益导电性和导热性，能够更好地解决功率型GaNLED元件的散热问题，因此在半导体照明技术领域占据重要地位。

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度提高。半导体照明如果是现实的话，有不亚于爱迪生发明的白炽灯泡的意思。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。