LED器件外延工藝概括

LED器件及外延

工藝介紹LED介紹

LED是取自LightEmittingDiode三個(gè)字的縮寫，中文譯為“發(fā)光二極管”，顧名思義發(fā)光二極管是一種可以將電能轉(zhuǎn)化為光能的電子器件具有二極管的特性。什么是LED?LED光源的特點(diǎn)

電壓：LED使用低壓電源，單顆電壓在1.9-4V之間，比使用高壓電源更安全的電源。效能：光效高，目前實(shí)驗(yàn)室最高光效已達(dá)到254lm/w（cree）,是目前光效最高的照明產(chǎn)品?？拐鹦裕篖ED是固態(tài)光源，由于它的特殊性，具有其他光源產(chǎn)品不能比擬的抗震性。穩(wěn)定性：10萬小時(shí)，光衰為初始的70%響應(yīng)時(shí)間：LED燈的響應(yīng)時(shí)間為納秒級(jí)，是目前所有光源中響應(yīng)時(shí)間最快的產(chǎn)品。

環(huán)保：無金屬汞等對(duì)身體有害物質(zhì)。顏色：LED的帶快相當(dāng)窄，所發(fā)光顏色純，無雜色光，覆蓋整過可見光的全部波段，且可由R\G\B組合成任何想要可見光。LED色彩豐富由于LED帶寬比較窄，顏色純度高，因此LED的色彩比其他光源的色彩豐富得多。

據(jù)有關(guān)專家計(jì)算，LED的色彩比其他光源豐富30%,因此，它能夠更準(zhǔn)確的反應(yīng)物體的真實(shí)性，當(dāng)然也更受消費(fèi)者的青睞！LED發(fā)光原理發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的芯片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層，稱為p-n結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注

入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。LED發(fā)展簡介

1962年,GE、Monsanto、IBM的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出了發(fā)紅光的磷砷化鎵（GaAsP）半導(dǎo)體化合物，從此可見光發(fā)光二極管步入商業(yè)化發(fā)展進(jìn)程。

80年代早期的重大技術(shù)突破是開發(fā)出了AlGaAsLED，它能以每瓦10流明的發(fā)光效率發(fā)出紅光。這一技術(shù)進(jìn)步使LED能夠應(yīng)用于室外信息發(fā)布以及汽車高位剎車燈(CHMSL)設(shè)備。

1990年，業(yè)界又開發(fā)出了能夠提供相當(dāng)于最好的紅色器件性能的AlInGaP技術(shù)，這比當(dāng)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的GaAsP器件性能要高出10倍。

1993年，日本科學(xué)家中村修二在GaN基片上研制出了第一只藍(lán)色發(fā)光二極管，由此引發(fā)了對(duì)GaN基LED研究和開發(fā)的熱潮。

20世紀(jì)90年代后期，研制出通過藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉產(chǎn)生白光的LED，但色澤不均勻，使用壽命短，價(jià)格高。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，近年來白光LED的發(fā)展相當(dāng)迅速，白光LED的發(fā)光效率已經(jīng)達(dá)到38lm/W，實(shí)驗(yàn)室研究成果可以達(dá)到70lm/W，大大超過白熾燈，向熒光燈逼近。LED發(fā)展簡介

半導(dǎo)體照明的發(fā)展非常迅速。統(tǒng)計(jì)表明，自上世紀(jì)60年代誕生以來，每隔十年，LED成本下降十倍而發(fā)光效率提高十倍。2006年，日本日亞化學(xué)（Nichia）實(shí)現(xiàn)了150Lm/W的發(fā)光效率，比美國光電工業(yè)發(fā)展協(xié)會(huì)（OIDA）設(shè)定的目標(biāo)提早了6年。而幾年前市場(chǎng)憧憬2010年才能商業(yè)化的瓦級(jí)單燈，在2006年就已進(jìn)入商用，目前已相當(dāng)普及。

2009年2月，日本發(fā)光二極管廠商日亞化工（Nichia）發(fā)表了效率高達(dá)249lm/W的發(fā)光二極管，此乃實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)。2012年4月、美國發(fā)光二極管大廠科銳(Cree)推出254lm/W光效再度刷新功率。藍(lán)光LED

到20世紀(jì)90年代早期，采用銦鋁磷化鎵生產(chǎn)出了桔紅、橙、黃和綠光的LED。在很長的一段時(shí)間內(nèi)都無法提供發(fā)射藍(lán)光的LED第一個(gè)有歷史意義的藍(lán)光LED也出現(xiàn)在90年代早期（日亞公司1993宣布，中村修二博士發(fā)明），再一次利用金鋼砂—早期的半導(dǎo)體光源的障礙物。依當(dāng)今的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)去衡量，它與俄國以前的黃光LED一樣光源暗淡。90年代中期，出現(xiàn)了超亮度的氮化鎵（GaN)LED。當(dāng)前制造藍(lán)光LED的晶體外延材料是氮化銦鎵(InGaN)。氮化銦鎵LED可以產(chǎn)生五倍于氮化鎵LED的光強(qiáng)。超亮度藍(lán)光芯片是白光LED的核心，在這個(gè)發(fā)光芯片上抹上熒光磷，然后熒光磷通過吸收來自芯片上的藍(lán)色光源再轉(zhuǎn)化為白光，利用這種技術(shù)可制造出任何可見顏色的光。近期開發(fā)的LED不僅能發(fā)射出純紫外光而且能發(fā)射出真實(shí)的“黑色”紫外光LED的發(fā)展不單純是它的顏色還有它的亮度，像計(jì)算機(jī)一樣，遵守摩爾定律的發(fā)展，即每隔18個(gè)月它的亮度就會(huì)增加一倍，曾經(jīng)暗淡的發(fā)光二極管現(xiàn)在真正預(yù)示著LED新時(shí)代的來臨。2：LED主要類別：35285050(PLCC6)常規(guī)1W大功率￠3mm食人魚5mm厚邊草帽平頭食人魚￠5mm食人魚側(cè)發(fā)光大功率外形2大功率外形3DIPSMDHIGHPOWER大功率外形4C3535小中大3：顏色(有色光)紅色光：630nm-620nm-橙紅

橙色光：580-595-琥珀色光綠色：

525nm-純綠色藍(lán)色：470nm-460nm

450nm-純藍(lán)色；UV-A型紫外線光：

370nm-幾乎是不可見光色溫(白光)冷白(7000-12000K),正白(6000-7000K)暖白(2700-3500K)商業(yè)白（3500－5000K）白光LED的實(shí)現(xiàn)方法

一、配色，白平衡白色是紅綠藍(lán)三色按亮度比例混合而成，當(dāng)光線中綠色的亮度為69%，紅色的亮度為21％，藍(lán)色的亮度為10％時(shí)，混色后人眼感覺到的是純白色。但LED紅綠藍(lán)三色的色品坐標(biāo)因工藝過程等原因無法達(dá)到全色譜的效果，而控制原色包括有偏差的原色的

亮度得到白色光，稱為配色。

二、LED采用熒光粉實(shí)現(xiàn)白光主要有三種方法，但它們并沒有完全成熟，由此嚴(yán)重地影響白光LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用。

白光LED的實(shí)現(xiàn)方法第一種方法是：在藍(lán)色LED芯片上涂敷能被藍(lán)光激發(fā)的黃色熒光粉，芯片發(fā)出的藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光互補(bǔ)形成白光。該技術(shù)被日本Nichia公司壟斷，而且這種方案的一個(gè)原理性的缺點(diǎn)就是該熒光體中Ce3＋離子的發(fā)射光譜不具連續(xù)光譜特性，顯色性較差，難以滿足低色溫照明的要求。同時(shí)發(fā)光效率還不夠高，需要通過開發(fā)新型的高效熒光粉來改善。第二種方法是：在藍(lán)色LED芯片上涂敷綠色和紅色熒光粉，通過芯片發(fā)出的藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的綠光和紅光復(fù)合得到白光。該類產(chǎn)品雖顯色性較好，但所用熒光粉的轉(zhuǎn)換效率較低，尤其是紅色熒光粉的效率需要較大幅度的提高，因此推廣也較慢。白光LED的實(shí)現(xiàn)方法

第三種方法：在紫光或紫外光LED芯片上涂敷三基色或多種顏色的熒光粉，利用該芯片發(fā)射的長波紫外光（370nm－380nm）或紫光（380nm－410nm）來激發(fā)熒光粉，從而實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射。該種LED的顯色性更好，但存在與第二種方法類似的問題，且目前轉(zhuǎn)換效率較高的紅色和綠色熒光粉多為硫化物體系。這類熒光粉發(fā)光穩(wěn)定性差、光衰較大，故還沒批量使用。其他方法：在特殊的場(chǎng)合，白光LED還有其他幾種封裝方法。這里簡單的介紹一下：第一種：將紅、藍(lán)、綠三芯片封裝在一起，按照一定的比例對(duì)其光色進(jìn)行控制，混出白光。第二種：實(shí)現(xiàn)方法是用紅、藍(lán)、綠、黃四芯片混出白光。白光LED色區(qū)的劃分藍(lán)色芯片加黃色熒光粉所制成白光LED，是目前白光LED制造的主流，由于制程的缺陷，白光LED存在色差在所難免。如何劃分LED的顏色才是最佳的呢，下面我來簡單的介紹一下。市場(chǎng)上通常所說的3500K、4000K、6500k等等多少色溫的說法其實(shí)不是很科學(xué)的，因?yàn)閺腃IE圖中我們可以看出，同一色溫在圖中不是對(duì)應(yīng)唯一的點(diǎn)，它跟色坐標(biāo)是一對(duì)多的關(guān)系。為了解決這一問題，行業(yè)中通常將自己生產(chǎn)的LED對(duì)其色坐標(biāo)進(jìn)行歸納總結(jié)，最終將其肉眼看起來差別不明顯的LED歸到一起，這樣分選出來的LED在CIE中就對(duì)應(yīng)了一個(gè)小小區(qū)域，這就是色區(qū)。用色區(qū)來劃分LED產(chǎn)品，是整過行業(yè)通用的方法，請(qǐng)看下圖：白光LED色區(qū)的劃分WhiteBinningInformation4：功率小功率：~20mA(~0.06W)中功率:150mA(~0.5W)大功率:350mA以上5：芯片的構(gòu)成：由金墊，P極，N極，PN結(jié)，背金層構(gòu)成（雙pad芯片無背金層）。芯片的分類：1.1按組成分：二元：如GaAs(砷化鎵)，GaP（磷化鎵）等三元：InGaN(氮化銦鎵)，GaAlAs(砷化鎵鋁)，GaAsP(磷化鎵砷)等四元：AlGaInP（鋁鎵銦磷）.AlGaInAs（鋁鎵磷砷）1.2按極性分：

P/N極芯片（正極性）

N/P極芯片（反極性）雙電極（藍(lán)，綠，紫光）1.3按發(fā)光類型分：表面發(fā)光型:光線大部分從芯片表面發(fā)出五面發(fā)光型：表面，側(cè)面都有較多的光線射出1.4按發(fā)光顏色分：紅，橙，黃，黃綠，純綠，藍(lán)綠，藍(lán)，紫光

1.5按芯片的大小尺寸分：

8mil9mil10mil12mil(紅，橙，黃，黃綠）12mil14mil

（藍(lán)，綠，紫光）

1.6按功耗分:低功率(毫瓦級(jí)),中功率(百毫瓦級(jí)),高功率(大于1W)LED芯片廠商LED照明芯片作為上游產(chǎn)業(yè)核心鏈條，技術(shù)的發(fā)展將直接帶動(dòng)照明市場(chǎng)格局的變化，目前全球LED芯片市場(chǎng)格式分為三大陣營：第一陣營：日本、歐美為代表廠商。全球五大LED巨頭日亞化學(xué)、Cree、Osram、PhilipsLumiLeds、豐田合成為代表。美國的SemiLEDs’HPLEDs、日本的東芝、松下和夏普在這陣營中也有一席之地，韓國的三星、SSC、LG也在快速崛起。這個(gè)陣營技術(shù)一流，專利豐厚，在超高亮度LED領(lǐng)域耕耘多年，目標(biāo)市場(chǎng)是通用照明以及汽車照明。日韓企業(yè)會(huì)少量兼顧消費(fèi)類電子產(chǎn)品背光用LED，歐美企業(yè)則對(duì)消費(fèi)類電子產(chǎn)品背光用LED沒有多大興趣。第二陣營：韓國和中國臺(tái)灣為代表的廠家。韓國Epivalley、臺(tái)灣晶元光電、光磊、廣鎵光電、璨圓、鼎元、泰谷光電、新世紀(jì)等為代表。這個(gè)陣營的廠家擁有消費(fèi)類電子完整產(chǎn)業(yè)鏈，關(guān)注消費(fèi)類電子產(chǎn)品背光用LED，其技術(shù)與歐日美企業(yè)有差距，尤其是通用照明領(lǐng)域，目前正在享受高速成長期。第三陣營：中國大陸為代表的廠家。中國大陸廠家規(guī)模小，數(shù)量分散，主要從事四元黃綠光LED生產(chǎn)，主要用于戶外景觀、裝飾或廣告。國內(nèi)分布格局：2009年中國LED芯片行業(yè)的總產(chǎn)值為20多億元人民幣，15個(gè)省/直轄市都有企業(yè)進(jìn)入LED芯片行業(yè)，廣東、福建企業(yè)數(shù)量明顯領(lǐng)先于其他地區(qū)，廣東有10個(gè)占16.1%，福建有8個(gè)占12.9%。廣東、福建、上海、河北、江蘇、江西、遼寧7個(gè)國家半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化基地所在的省/直轄市LED芯片企業(yè)合計(jì)41個(gè)，約占LED芯片企業(yè)總數(shù)的2/3。山東、湖北、浙江LED芯片企業(yè)數(shù)量也都在4個(gè)以上。國內(nèi)LED外延生長和芯片制造的主要企業(yè)有廈門三安、大連路美、杭州士蘭明芯、上海藍(lán)光、上海藍(lán)寶、山東華光、江西晶能光電、河北同輝、沈陽方大、廈門干照、江西聯(lián)創(chuàng)、南昌欣磊、上海大晨、上海宇體、深圳世紀(jì)晶源、深圳奧倫德、揚(yáng)州華夏集成、廊坊清芯、甘肅新天電、武漢迪源、西安中為、廣州普光、東莞福地，以及“外資血統(tǒng)”企業(yè)如武漢華燦、廈門晶宇、廈門明達(dá)和晉江晶藍(lán)等。其中，三安主攻LED背光市場(chǎng)，士蘭微主攻LED戶外顯示屏市場(chǎng)，迪源和藍(lán)寶主攻大功率高亮度照明市場(chǎng)，華燦主攻室內(nèi)照明市場(chǎng)，藍(lán)光也以小功率LED照明市場(chǎng)為主。LED封裝廠商中國大陸和臺(tái)灣地區(qū)進(jìn)入led產(chǎn)業(yè)較晚，led企業(yè)的資金實(shí)力、技術(shù)水平與歐、美、日企業(yè)有一定差距，因而多專注于產(chǎn)業(yè)鏈的某個(gè)環(huán)節(jié)、走專業(yè)化道路。隨著，中國大陸和臺(tái)灣地區(qū)企業(yè)在資金實(shí)力和技術(shù)水平的提升，目前在封裝領(lǐng)域，發(fā)光效率、顯色指數(shù)等主要指標(biāo)方面國內(nèi)外已不存在明顯差距。臺(tái)灣在外延片及芯片產(chǎn)能上全球最大，Led封裝產(chǎn)量全球第一，產(chǎn)值全球第二，以光磊、晶電、光寶、億光、佰鴻、宏齊、東貝等為代表。國內(nèi)led封裝企業(yè)的特點(diǎn)是規(guī)模小、數(shù)量多，為500家～600家，具有一定規(guī)模，銷售在千萬元以上的企業(yè)約100家，初步形成了GaN基LED外延片生產(chǎn)、LED芯片制備、LED封裝和應(yīng)用的較完整的工業(yè)體系和相應(yīng)的研究體系，以三安光電、杭州士蘭明芯、山東華光、佛山國星光電、廈門華聯(lián)、江蘇穩(wěn)潤、廣州鴻利、上海三思、深圳聯(lián)創(chuàng)健和、北京世紀(jì)澄通等為代表。此外，普通led照明市場(chǎng)已處于低價(jià)低層次的競爭態(tài)勢(shì)；在中高端市場(chǎng)，高質(zhì)量照明led和貼片式led的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)仍只被少數(shù)大型企業(yè)掌握，行業(yè)進(jìn)入門檻仍然較高。近年來，基于勞動(dòng)力和市場(chǎng)等因素，全球led產(chǎn)業(yè)不斷向中國大陸轉(zhuǎn)移，臺(tái)灣億光、佰鴻及國外行業(yè)龍頭開始在大陸設(shè)廠，預(yù)計(jì)未來5-10年內(nèi)，珠三角、長三角、福建等地區(qū)會(huì)成為世界led封裝中心。LED應(yīng)用產(chǎn)品企業(yè)國際led企業(yè)廠商包括：歐司朗(osram)、ge照明(gelighting)、飛利浦(philips)、庫柏照明(cooper)、索恩照明(thorn)等。國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)包括：勤上光電、TCL照明、史福特、真明麗、國星光電、富士康、佰鴻工業(yè)、寧波燎原、德士達(dá)光電、中微光電子、上海亞明、通士達(dá)、大連路明、中企實(shí)業(yè)、品能光電、邦貝爾、良業(yè)照明、晶日照明、德豪潤達(dá)、雷曼光電、斯派史光電、浙江名芯等上千家企業(yè)。中國led照明產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成珠三角、長三角、北方地區(qū)、江西及福建地區(qū)四大半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)域，上海、大連、南昌、廈門、深圳、揚(yáng)州和石家莊七大國家半導(dǎo)體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地。6：

LED發(fā)展趨勢(shì)

LED產(chǎn)業(yè)前景

在全球能源短缺、環(huán)保要求不斷提高的情況下，已結(jié)束的2008年北京奧運(yùn)會(huì)和2010年上海世博會(huì)都不約而同地以綠色節(jié)能為主題，這給中國LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的歷史機(jī)遇。

據(jù)國內(nèi)有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，在奧運(yùn)、世博的強(qiáng)力帶動(dòng)下，中國LED照明市場(chǎng)規(guī)模將從2007年的48.5億元快速增長至2010年的98.1億元，，北京奧運(yùn)會(huì)上，LED照明技術(shù)在奧運(yùn)歷史上首次大規(guī)模使用并獲得成功。據(jù)官方統(tǒng)計(jì)，北京奧運(yùn)會(huì)總共包括36個(gè)比賽場(chǎng)館，其照明產(chǎn)品需求就達(dá)5億元左右，這還不包括奧運(yùn)村、奧運(yùn)花園等其他公共照明設(shè)施市場(chǎng)。實(shí)例“水立方”

LED照明除了比用常規(guī)照明至少節(jié)能60%以外，還擁有長壽命、易集成、快響應(yīng)、利環(huán)保、光分布易于控制、色彩豐富等優(yōu)勢(shì)。以“水立方”為例，僅使用LED燈的“水立方”景觀照明工程，預(yù)計(jì)全年可比傳統(tǒng)的熒光燈節(jié)電74.5萬千瓦時(shí)，節(jié)能達(dá)70%以上。實(shí)例“夢(mèng)幻長卷”和“夢(mèng)幻五環(huán)”相信奧運(yùn)會(huì)開幕式的“夢(mèng)幻長卷”和“夢(mèng)幻五環(huán)”大家還記憶猶新，它被展現(xiàn)在一個(gè)4564平方米的巨大LED大屏幕上，這是迄今為止世界上最大的單體全彩色大屏幕，升入空中的“夢(mèng)幻五環(huán)”，則是由4.5萬顆LED燈編排而成的。夢(mèng)幻五環(huán)夢(mèng)幻長卷LED優(yōu)點(diǎn)1.使用壽命：用壽命高達(dá)50,000小時(shí)以上2.節(jié)能：比高壓鈉燈節(jié)電80%以上3.綠色環(huán)保。大功率LED路燈不含鉛、汞等污染元素，對(duì)環(huán)境沒有任何污染4.安全：耐沖擊，抗震力強(qiáng)，led發(fā)的光在可見光范圍內(nèi)，無紫外線（UV）和紅外（IR）輻射。無燈絲和玻璃外殼，沒有傳統(tǒng)燈管碎裂的問題，對(duì)人體無傷害、無輻射；5.無高壓，不吸灰塵。消除了普通路燈因高壓吸收灰塵導(dǎo)致燈罩發(fā)黑引起的亮度降低；6.無高溫，燈罩不會(huì)老化發(fā)黃。消除了普通路燈因高溫烘烤燈罩使其老化發(fā)黃引起的亮度降低和壽命的縮短；

7.啟動(dòng)無延時(shí)。led在納秒級(jí)，通電即達(dá)正常亮度，無須等待，消除了傳統(tǒng)LED路燈長時(shí)間的啟動(dòng)過程；8.無頻閃。純直流工作，消除了傳統(tǒng)路燈頻閃引起的視覺疲勞；9.無不良眩光。消除普通大功率LED路燈的不良眩光所引起的刺眼、視覺疲勞與視線干擾，提高駕駛的安全性，減少交通事故的發(fā)生。10.柔性化好——ＬＥＤ光源的精巧，使ＬＥＤ燈能適應(yīng)各種幾何尺寸和不同空間大小的裝飾照明要求，諸如：點(diǎn)、線、面、球、異形式，乃至任意藝術(shù)造型的燈光雕塑；11.色彩純厚——由半導(dǎo)體ＰＮ結(jié)自身產(chǎn)生色彩，純正，濃厚；色彩豐富——三基色加數(shù)碼技術(shù)，可演變?nèi)我馍剩?：大功率LED：LED光源----大功率LED大功率LED:廣義上說就是單顆LED光源功率大于0.35W(含0.35W)的。LED光源內(nèi)部結(jié)構(gòu)由N個(gè)1WLED芯片通過串并聯(lián)的方式連接并封裝在一個(gè)LED支架里的光源，常用有10W，20W，30W，50W，70W，100W，150W。LED光源----集成式LEDLED光源----集成式LED應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)型LED將逐年衰退超高亮度LED將快速發(fā)展未來大功率LED照明成為市場(chǎng)主流紅光ＬＥＤ溫度效應(yīng)最明顯不同顏色LED熱效應(yīng)不同高功率LED的定義一般傳統(tǒng)LED驅(qū)動(dòng)電流為20mA、順向電壓3.5V、

功率消耗約0.07W轉(zhuǎn)換成光通量約4~5流明(70lm/W)。highpowerLED一般泛稱驅(qū)動(dòng)電流在350mA以上電功率都在1W以上,單顆LED可發(fā)出在60lm左右。提升效率的方法使用銦錫氧化物(IndiumTinOxide;ITO)當(dāng)電流傳輸層。采用覆晶結(jié)構(gòu)(Flip-chip)。將光輸出表面粗糙化。使用垂直電極(VerticalElectrode)。使用22°底切側(cè)壁。使用圖形化的藍(lán)寶石基板。使用電流阻擋層(CurrentBlockLayer)。使用氧化鎳/銦錫氧化物歐姆接觸。在MQW與p-GaN層之間多做一層p-AlGaN。HighPowerLED的挑戰(zhàn)仰制溫度上升：整體發(fā)光效率約10%~15%，其余轉(zhuǎn)成熱，造成溫度上升。

確保使用壽命：高溫會(huì)使封裝樹劣化，發(fā)光效率降低。改善發(fā)光效率：尋找發(fā)光效率更高材料。HighPowerLED的挑戰(zhàn)首先是強(qiáng)化光轉(zhuǎn)效率，這也是最根源之道，現(xiàn)有LED中，僅有15％~20％被轉(zhuǎn)化成光能，其余都被轉(zhuǎn)化成熱能。提升轉(zhuǎn)換效率的重點(diǎn)就在p-n接面上，p-n接面是LED主要的發(fā)光發(fā)熱位置，透過p-n接面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改變可提升轉(zhuǎn)化效率。高溫時(shí)的缺點(diǎn)ＴJ升高時(shí)的光輸出效率降低?？煽啃越档停訨升高時(shí)發(fā)光體顏色會(huì)略向較高的波長偏移溫度所造成的影響Lumileds公司Luxeon系列封裝散熱路徑為下方的金屬，內(nèi)部封裝改為硅樹脂，獲得更好的機(jī)械特性。它非常柔軟，對(duì)紫外線照射和高強(qiáng)度藍(lán)光具有更強(qiáng)的抵抗能力。未來發(fā)展

高亮度LED技術(shù)的飛速發(fā)展使高亮度LED成為普通照明光源的時(shí)日越來越近。高亮度LED發(fā)光效率、壽命以及光輸出的明顯改善激活了高亮度LED照明應(yīng)用的早期專用市場(chǎng)，看好高亮度LED照明的人士深受鼓舞，并相信其將對(duì)未來十年照明市場(chǎng)產(chǎn)生重要影響。世界各大LED芯片制造商的技術(shù)優(yōu)勢(shì)科銳（CREE）

科銳公司是市場(chǎng)上領(lǐng)先的革新者與半導(dǎo)體的制造商，以顯著地提高固態(tài)照明，電力及通訊產(chǎn)品的能源效果來提高它們的價(jià)值。

科銳的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)關(guān)鍵來源于公司在有氮化鎵（GaN）的碳化硅（SiC）方面上獨(dú)一的材料專長知識(shí)，來制造芯片及成套的器件。這些芯片及成套的器件可在很小的空間里用更大的功率，同時(shí)比別的現(xiàn)有技術(shù)，材料及產(chǎn)品放熱更少。

歐司朗是世界上兩大光源制造商之一，總部設(shè)在德國慕尼黑，研發(fā)和制造基地在馬來西亞，是西門子全資子公司。2007財(cái)政年度（截至2007年9月30日），Osram全球銷售業(yè)績高達(dá)47億歐元。

歐司朗的客戶遍布全球近150個(gè)國家和地區(qū)。憑借著創(chuàng)新照明技術(shù)和解決方案，Osram不斷開發(fā)人造光源的新領(lǐng)域，產(chǎn)品廣泛使用在公共場(chǎng)所、辦公室、工廠、家庭以及汽車照明各領(lǐng)域。飛利浦（PHILIPS）

飛利浦照明為所有領(lǐng)域提供先進(jìn)的高效節(jié)能解決方案，包括：道路、辦公室、工業(yè)、娛樂和家居照明等。在構(gòu)筑未來的新型照明的應(yīng)用和技術(shù)使用上，Philips也位居領(lǐng)導(dǎo)地位，例如LED技術(shù)。公司主要產(chǎn)品包括，氙汽車燈、道路照明、氛圍照明。

飛利浦確立在LED芯片領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位主要得益于對(duì)Lumileds的收購，Lumileds由安捷倫和飛利浦合資組建于1999年，2005年P(guān)hilips完全收購了該公司。PhilipsLumileds可提供各種LED芯片和LED封裝，有紅、綠、藍(lán)、琥珀、及白光等LED產(chǎn)品。日亞（Nichia）日亞化學(xué)，著名LED芯片制造商，日本公司，成立于1956年，開發(fā)出世界第一顆藍(lán)色LED（1993年），世界第一顆純綠LED（1995年），在世界各地建有子公司。日亞化學(xué)公司以“EverResearchingforaBrighterWorld”為宗旨，迄今致力于制造及銷售以熒光粉（無機(jī)熒光粉）為中心的精密化學(xué)品。在研制發(fā)光物質(zhì)的過程中，于1993年發(fā)表了震驚世界的藍(lán)色LED以來，相繼實(shí)現(xiàn)了紫外、黃色的氮化物L(fēng)ED及白色LED的商品化，大幅度擴(kuò)大了LED的應(yīng)用領(lǐng)域。此外，日亞化學(xué)公司正大力開發(fā)對(duì)于信息媒介的發(fā)展不可缺的紫藍(lán)色激光半導(dǎo)體，希望將來氮化物半導(dǎo)體能成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中重要領(lǐng)域的一部

首爾半導(dǎo)體（SeoulSemiconductor）首爾半導(dǎo)體近些年增長速度迅速，已榮升世界頂級(jí)LED芯片制造商之列。據(jù)英國市場(chǎng)調(diào)研公司IMSResearch的報(bào)告顯示，首爾半導(dǎo)體2007年LED封裝產(chǎn)品的總收入位居世界第四位。首爾半導(dǎo)體的主要業(yè)務(wù)乃生產(chǎn)全線LED封裝及定制模塊產(chǎn)品，包括采用交流電驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體光源產(chǎn)品如：Acriche、高亮度大功率LED、側(cè)光LED、頂光LED、貼片LED、插件LED及食人魚（超強(qiáng)光）LED等。產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于一般照明、顯示屏照明、移動(dòng)電話背光源、電視、手提電腦、汽車照明、家居用品及交通訊號(hào)等范疇之中。豐田合成（ToyodaGosei）豐田合成，總部位于日本愛知，生產(chǎn)汽車部件和LED,LED約占收入10%.I[燈具效率]

燈具效率(也叫光輸出系數(shù))是衡量燈具利用能量效率的重要標(biāo)準(zhǔn)，它是燈具輸出的光能量與燈具裸光源輸出的光能量之間的比例。

[LED燈壽命]

LED從初裝到光衰不超過30%的時(shí)間。目前理論值為5-10萬小時(shí)。90%使用光源LED熒光燈普通燈泡高壓鈉燈光源光效90流明/瓦80流明/瓦20流明/瓦100流明/瓦電源效率90%85%100%有效光照效率90%60%60%60%燈具(取光)效率90%60%60%60%壽命50000小時(shí)2000小時(shí)2000小時(shí)10000小時(shí)燈具總效率對(duì)照：(光源發(fā)展的歷史：白熾燈→直管型熒光燈→高效電子節(jié)能燈→LED燈)各種光源燈具的實(shí)際效率各種光源燈具的實(shí)際效率：LED計(jì)算：90*0.90*0.90*0.9=65.6流明/瓦熒光燈計(jì)算：80*0.85*0.6*0.6=24.5流明/瓦普通燈泡計(jì)算：20*1*0.6*0.6=7.2流明/瓦高壓鈉燈計(jì)算：100*0.9*0.60*0.60=32.4流明/瓦可見，LED燈具實(shí)際效率是一般熒光燈的2.6倍，是普通白熾燈泡的9倍，是高壓鈉燈的2.02倍。即：LED燈鈉燈之間功率可換算為：

75WLED燈=150W鈉燈；

125WLED燈=250W鈉燈；

225WLED燈=400W鈉燈節(jié)省預(yù)算節(jié)省預(yù)算：按照一個(gè)燈泡來計(jì)算節(jié)省資金1、壽命計(jì)算節(jié)能燈的壽命一般在1800小時(shí)，按照每天6小時(shí)照明計(jì)算為300天。如果按照一個(gè)節(jié)能燈平均15元來計(jì)算，10年內(nèi)要換至少10次燈泡，一萬個(gè)節(jié)能燈泡在10年內(nèi)要更換10萬個(gè)節(jié)能燈泡?？偦ㄙM(fèi)（150萬元）

LED燈泡的壽命我們按照最保守的時(shí)間來計(jì)算，10年內(nèi)不用更換燈泡，每個(gè)燈泡以5W的功率就可取代15W的節(jié)能燈泡，每個(gè)燈泡價(jià)格在70元，那么1萬個(gè)燈泡的價(jià)格是70萬元，在燈泡方面可節(jié)省80萬的費(fèi)用。2、耗電計(jì)算節(jié)能燈：15W*6小時(shí)*365天=32.850W*0.8元*1萬只=26.28萬元

LED：5W*6小時(shí)*365天=10.95W*0.8=8.76元*1萬只=8.76萬元公園1萬只燈每年可節(jié)省電費(fèi)：17.52萬元3、一次性投資計(jì)算一次性投資70萬元，按照每年節(jié)省17.52萬元計(jì)算，在4年收回投資，剩下的6年可節(jié)省105.12萬元+80萬元（燈泡更換費(fèi)用），總共可節(jié)省185.12萬元。照明術(shù)語光通量(φ)

是:

點(diǎn)光源或非點(diǎn)光源在單位時(shí)間內(nèi)所發(fā)出的能量,其中可產(chǎn)生視覺者(人能感覺出來的輻射通量)即稱為光通量。光通量的單位為流明(簡寫lm),1流明(lumen或lm)定義為一國際標(biāo)準(zhǔn)燭光的光源在單位立體弧角內(nèi)所通過的光通量。

光照度：

可用照度計(jì)直接測(cè)量。光照度的單位是勒克斯，是英文lux的音譯，也可寫為lx。被光均勻照射的物體，在1平方米面積上得到的光通量是1流明時(shí)，它的照度是1勒克斯。發(fā)光強(qiáng)度：

簡稱光強(qiáng)，國際單位是candela（坎德拉）簡寫cd。Lcd是指光源在指定方向的單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量。光源輻射是均勻時(shí)，則光強(qiáng)為I=F/Ω，Ω為立體角，單位為球面度（sr）,F為光通量，單位是流明，對(duì)于點(diǎn)光源由I=F/4。左右。照明術(shù)語光亮度：表示發(fā)光面明亮程度的，指發(fā)光表面在指定方向的發(fā)光強(qiáng)度與垂直且指定方向的發(fā)光面的面積之比，單位是坎德拉/平方米。對(duì)于一個(gè)漫散射面，盡管各個(gè)方向的光強(qiáng)和光通量不同，但各個(gè)方向的亮度都是相等的。電視機(jī)的熒光屏就是近似于這樣的漫散射面，所以從各個(gè)方向上觀看圖像，都有相同的亮度感。光效：光源發(fā)出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源節(jié)能的重要指標(biāo)。單位：每瓦流明（Lm/w）。顯色性：光源對(duì)物體呈現(xiàn)的程度，即顏色的逼真程度。常稱“顯色指數(shù)”單位：Ra。色溫：光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時(shí)，黑體的溫度稱為該光源的色溫。單位：開爾文（k）。光束角：通常稱角度，指于垂直光束中心線之一平面上，發(fā)光強(qiáng)度等于50%最大發(fā)光強(qiáng)度的二個(gè)方向之間的夾角。

結(jié)溫：是指管芯PN結(jié)的平均溫度，用TJ表示。LED結(jié)溫高低直接影響到LED出光效率、器件壽命、可靠性、發(fā)射波長等。是LED器件封裝和器件應(yīng)用設(shè)計(jì)必須著重解決的核心問題.

2：照明種類：居家照明商業(yè)照明道路照明汽車照明景觀工程照明6：LED燈頭LED核心器件生產(chǎn)流程襯底材料的選擇襯底材料是半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的基石。不同的襯底材料，需要不同的外延生長技術(shù)、芯片加工技術(shù)和器件封裝技術(shù)，襯底材料決定了半導(dǎo)體照明技術(shù)的發(fā)展路線。襯底材料的選擇主要取決于以下九個(gè)方面：[1]結(jié)構(gòu)特性好，外延材料與襯底的晶體結(jié)構(gòu)相同或相近、晶格常數(shù)失配度小、結(jié)晶性能好、缺陷密度?。籟2]界面特性好，有利于外延材料成核且黏附性強(qiáng)；[3]化學(xué)穩(wěn)定性好，在外延生長的溫度和氣氛中不容易分解和腐蝕；[4]熱學(xué)性能好，包括導(dǎo)熱性好和熱失配度??；[5]導(dǎo)電性好，能制成上下結(jié)構(gòu)；[6]光學(xué)性能好，制作的器件所發(fā)出的光被襯底吸收?。籟7]機(jī)械性能好，器件容易加工，包括減薄、拋光和切割等；[8]價(jià)格低廉；[9]大尺寸，一般要求直徑不小于2英吋。用于氮化鎵生長的襯底材料性能優(yōu)劣比較

襯底材料Al2O3

SiCSiZnOGaN晶格失配度差中差良優(yōu)界面特性良良良良優(yōu)化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)優(yōu)良差優(yōu)導(dǎo)熱性能差優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)熱失配度差中差差優(yōu)導(dǎo)電性差優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)光學(xué)性能優(yōu)優(yōu)差優(yōu)優(yōu)機(jī)械性能差差優(yōu)良中價(jià)格中高低高高尺寸中中大中小氮化鎵襯底用于氮化鎵生長的最理想的襯底自然是氮化鎵單晶材料，這樣可以大大提高外延膜的晶體質(zhì)量，降低位錯(cuò)密度，提高器件工作壽命，提高發(fā)光效率，提高器件工作電流密度?？墒?，制備氮化鎵體單晶材料非常困難，到目前為止尚未有行之有效的辦法。有研究人員通過HVPE方法在其他襯底(如Al2O3、SiC)上生長氮化鎵厚膜，然后通過剝離技術(shù)實(shí)現(xiàn)襯底和氮化鎵厚膜的分離，分離后的氮化鎵厚膜可作為外延用的襯底。這樣獲得的氮化鎵厚膜優(yōu)點(diǎn)非常明顯，即以它為襯底外延的氮化鎵薄膜的位錯(cuò)密度，比在Al2O3

、SiC上外延的氮化鎵薄膜的位錯(cuò)密度要明顯低；但價(jià)格昂貴。因而氮化鎵厚膜作為半導(dǎo)體照明的襯底之用受到限制。氮化鎵襯底生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備從高壓熔體中得到了單晶氮化鎵體材料，但尺寸很小，無法使用，目前主要是在藍(lán)寶石、硅、碳化硅襯底上生長。雖然在藍(lán)寶石襯底上可以生產(chǎn)出中低檔氮化鎵發(fā)光二極管產(chǎn)品，但高檔產(chǎn)品只能在氮化鎵襯底上生產(chǎn)。目前只有日本幾家公司能夠提供氮化鎵襯底，價(jià)格奇貴，一片2英寸襯底價(jià)格約1萬美元，這些襯底全部由HVPE（氫化物氣相外延）生產(chǎn)。HVPE是二十世紀(jì)六七十年代的技術(shù)，由于它生長速率很快（一分鐘一微米以上），不能生長量子阱、超晶格等結(jié)構(gòu)材料，在八十年代被MOCVD、MBE（分子束外延）等技術(shù)淘汰。然而，恰是由于它生長速率快，可以生長氮化鎵襯底，這種技術(shù)又在“死灰復(fù)燃”并受到重視。可以斷定，氮化鎵襯底肯定會(huì)繼續(xù)發(fā)展并形成產(chǎn)業(yè)化，HVPE技術(shù)必然會(huì)重新受到重視。與高溫提拉法相比，HVPE方法更有望生產(chǎn)出可實(shí)用化的氮化鎵襯底。不過國際上目前還沒有商品化的設(shè)備出售。目前國內(nèi)外研究氮化鎵襯底是用MOCVD和HVPE兩臺(tái)設(shè)備分開進(jìn)行的。即先用MOCVD生長0.1～1微米的結(jié)晶層，再用HVPE生長約300微米的氮化鎵襯底層，最后將原襯底剝離、拋光等。由于生長一個(gè)襯底需要在兩個(gè)生長室中分兩次生長，需要降溫、生長停頓、取出等過程，這樣不可避免地會(huì)出現(xiàn)以下問題：①樣品表面粘污；②生長停頓、降溫造成表面再構(gòu)，影響下次生長。

Al2O3襯底目前用于氮化鎵生長的最普遍的襯底是Al2O3，其優(yōu)點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性好、不吸收可見光、價(jià)格適中、制造技術(shù)相對(duì)成熟；不足方面雖然很多，但均一一被克服，如很大的晶格失配被過渡層生長技術(shù)所克服，導(dǎo)電性能差通過同側(cè)P、N電極所克服，機(jī)械性能差不易切割通過激光劃片所克服，很大的熱失配對(duì)外延層形成壓應(yīng)力因而不會(huì)龜裂。但是，差的導(dǎo)熱性在器件小電流工作下沒有暴露出明顯不足，卻在功率型器件大電流工作下問題十分突出。國內(nèi)外Al2O3襯底今后的研發(fā)任務(wù)是生長大直徑的Al2O3單晶，向4-6英吋方向發(fā)展，以及降低雜質(zhì)污染和提高表面拋光質(zhì)量。SiC襯底

除了Al2O3襯底外，目前用于氮化鎵生長襯底就是SiC，它在市場(chǎng)上的占有率位居第二，目前還未有第三種襯底用于氮化鎵LED的商業(yè)化生產(chǎn)。它有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，如化學(xué)穩(wěn)定性好、導(dǎo)電性能好、導(dǎo)熱性能好、不吸收可見光等，但不足方面也很突出，如價(jià)格太高、晶體質(zhì)量難以達(dá)到Al2O3和Si那么好、機(jī)械加工性能比較差。另外，SiC襯底吸收380nm以下的紫外光，不適合用來研發(fā)380nm以下的紫外LED。由于SiC襯底優(yōu)異的的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能，不需要象Al2O3襯底上功率型氮化鎵LED器件采用倒裝焊技術(shù)解決散熱問題，而是采用上下電極結(jié)構(gòu)，可以比較好的解決功率型氮化鎵LED器件的散熱問題，故在發(fā)展中的半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域占有重要地位。目前國際上能提供商用的高質(zhì)量的SiC襯底的廠家只有美國CREE公司。國內(nèi)外SiC襯底今后研發(fā)的任務(wù)是大幅度降低制造成本和提高晶體結(jié)晶質(zhì)量。Si襯底在硅襯底上制備發(fā)光二極管是本領(lǐng)域里夢(mèng)寐以求的一件事情，因?yàn)橐坏┘夹g(shù)獲得突破，外延生長成本和器件加工成本將大幅度下降。Si片作為GaN材料的襯底有許多優(yōu)點(diǎn)，如晶體質(zhì)量高，尺寸大，成本低，易加工，良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和熱穩(wěn)定性等。然而，由于GaN外延層與Si襯底之間存在巨大的晶格失配和熱失配，以及在GaN的生長過程中容易形成非晶氮化硅，所以在Si襯底上很難得到無龜裂及器件級(jí)質(zhì)量的GaN材料。另外，由于硅襯底對(duì)光的吸收嚴(yán)重，LED出光效率低。

目前國外文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)的硅襯底上藍(lán)光LED光功率最好水平是420mW，是德國Magdeburg大學(xué)研制的。日本Nagoya技術(shù)研究所今年在上海國際半導(dǎo)體照明論壇上報(bào)道的硅襯底上藍(lán)光LED光輸出功率為18mW。Si襯底上生產(chǎn)GaN外延外延襯底ZnO襯底之所以ZnO作為GaN外延的候選襯底，是因?yàn)樗麄儍烧呔哂蟹浅ｓ@人的相似之處。兩者晶體結(jié)構(gòu)相同、晶格失配度非常小，禁帶寬度接近（能帶不連續(xù)值小，接觸勢(shì)壘小）。但是，ZnO作為GaN外延襯底的致命的弱點(diǎn)是在GaN外延生長的溫度和氣氛中容易分解和被腐蝕。目前，ZnO半導(dǎo)體材料尚不能用來制造光電子器件或高溫電子器件，主要是材料質(zhì)量達(dá)不到器件水平和P型摻雜問題沒有真正解決，適合ZnO基半導(dǎo)體材料生長的設(shè)備尚未研制成功。研發(fā)的重點(diǎn)是尋找合適的生長方法。但是，ZnO本身是一種有潛力的發(fā)光材料。ZnO的禁帶寬度為3.37eV，屬直接帶隙，和GaN、SiC、金剛石等寬禁帶半導(dǎo)體材料相比，它在380nm附近紫光波段發(fā)展?jié)摿ψ畲?，是高效紫光發(fā)光器件、低閾值紫光半導(dǎo)體激光器的候選材料。這是因?yàn)?，ZnO的激子束縛能高達(dá)60meV，比其他半導(dǎo)體材料高得多（GaN為26meV），因而具有比其他材料更高的發(fā)光效率。另外ZnO材料的生長非常安全，可以采用沒有任何毒性的水為氧源，用有機(jī)金屬鋅為鋅源。因而，今后ZnO材料的生產(chǎn)是真正意義上的綠色生產(chǎn)，原材料鋅和水資源豐富、價(jià)格便宜，有利于大規(guī)模生產(chǎn)和持續(xù)發(fā)展。藍(lán)寶石晶體的生長方法

藍(lán)寶石晶體的生長方法常用的有兩種:1:柴氏拉晶法(Czochralskimethod),簡稱CZ法.先將原料加熱至熔點(diǎn)后熔化形成熔湯，再利用一單晶晶種接觸到熔湯表面，在晶種與熔湯的固液界面上因溫度差而形成過冷。于是熔湯開始在晶種表面凝固并生長和晶種相同晶體結(jié)構(gòu)的單晶。晶種同時(shí)以極緩慢的速度往上拉升，并伴隨以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，隨著晶種的向上拉升，熔湯逐漸凝固于晶種的液固界面上，進(jìn)而形成一軸對(duì)稱的單晶晶錠.2:凱氏長晶法(Kyropoulosmethod),簡稱KY法,大陸稱之為泡生法.其原理與柴氏拉晶法(Czochralskimethod)類似，先將原料加熱至熔點(diǎn)后熔化形成熔湯，再以單晶之晶種(SeedCrystal，又稱籽晶棒)接觸到熔湯表面，在晶種與熔湯的固液界面上開始生長和晶種相同晶體結(jié)構(gòu)的單晶，晶種以極緩慢的速度往上拉升，但在晶種往上拉晶一段時(shí)間以形成晶頸，待熔湯與晶種界面的凝固速率穩(wěn)定后，晶種便不再拉升，也沒有作旋轉(zhuǎn)，僅以控制冷卻速率方式來使單晶從上方逐漸往下凝固，最后凝固成一整個(gè)單晶晶碇.

兩種方法的晶體生長示意圖如下:

柴氏拉晶法(Czochralskimethod)之原理示意圖

圖6

凱氏長晶法(Kyropoulosmethod)之原理示意圖

圖73藍(lán)寶石襯底加工流程

藍(lán)寶石基片的原材料是晶棒,晶棒由藍(lán)寶石晶體加工而成.其相關(guān)制造流程如下:

藍(lán)寶石晶體晶棒晶棒基片

藍(lán)寶石晶棒制造工藝流程

藍(lán)寶石晶棒加工流程

晶體晶棒長晶:利用長晶爐生長尺寸大且高品質(zhì)的單晶藍(lán)寶石晶體定向:確保藍(lán)寶石晶體在掏棒機(jī)臺(tái)上的正確位置,便于掏棒加工掏棒:以特定方式從藍(lán)寶石晶體中掏取出藍(lán)寶石晶棒滾磨:用外圓磨床進(jìn)行晶棒的外圓磨削,得到精確的外圓尺寸精度品檢:確保晶棒品質(zhì)以及以及掏取后的晶棒尺寸與方位是否合客戶規(guī)格

機(jī)械加工

藍(lán)寶石基片制造工藝流程晶棒基片定向:在切片機(jī)上準(zhǔn)確定位藍(lán)寶石晶棒的位置,以便于精準(zhǔn)切片加工切片:將藍(lán)寶石晶棒切成薄薄的芯片研磨:去除切片時(shí)造成的芯片切割損傷層及改善芯片的平坦度倒角:將芯片邊緣修整成圓弧狀,改善薄片邊緣的機(jī)械強(qiáng)度,避免應(yīng)力集中造成缺陷拋光:改善芯片粗糙度,使其表面達(dá)到外延片磊晶級(jí)的精度清洗:清除芯片表面的污染物(如:微塵顆粒,金屬,有機(jī)玷污物等)品檢:以高精密檢測(cè)儀器檢驗(yàn)芯片品質(zhì)(平坦度,表面微塵顆粒等),以合乎客戶要求

機(jī)械加工外延工藝由LED工作原理可知，外延材料是LED的核心部分，事實(shí)上，LED的波長、亮度、正向電壓等主要光電參數(shù)基本上取決于外延材料。發(fā)光二極管對(duì)外延片的技術(shù)主要有以下四條：①禁帶寬度適合。②可獲得電導(dǎo)率高的P型和N型材料。③可獲得完整性好的優(yōu)質(zhì)晶體。④發(fā)光復(fù)合幾率大。外延技術(shù)與設(shè)備是外延片制造技術(shù)的關(guān)鍵所在，金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積(Metal-OrganicChemicalVaporDeposition，簡稱MOCVD)技術(shù)生長III-V族，II-VI族化合物及合金的薄層單晶的主要方法。II、III族金屬有機(jī)化合物通常為甲基或乙基化合物，如：Ga(CH3)3，In(CH3)3，Al(CH3)3，Ga(C2H5)3，Zn(C2H5)3等，它們大多數(shù)是高蒸汽壓的液體或固體。用氫氣或氮?dú)庾鳛檩d氣，通入液體中攜帶出蒸汽，與V族的氫化物（如NH3，PH3，AsH3）混合，再通入反應(yīng)室，在加熱的襯底表面發(fā)生反應(yīng)，外延生長化合物晶體薄膜。CVDCVD是反應(yīng)物以氣態(tài)到達(dá)加熱的襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成固態(tài)薄膜和氣態(tài)產(chǎn)物。利用化學(xué)氣相淀積可以制備，從金屬薄膜也可以制備無機(jī)薄膜?；瘜W(xué)氣相淀積種類很多，主要有：常壓CVD（APCVD），低壓CVD（LPCVD）、超低壓CVD（VLPCVD）、等離子體增強(qiáng)型CVD（PECVD）、激光增強(qiáng)型CVD（LECVD），金屬氧化物CVD（MOCVD），其他還有電子自旋共振CVD（ECRCVD）等方法按著淀積過程中發(fā)生化學(xué)的種類不同可以分為熱解法、氧化法、還原法、水解法、混合反應(yīng)等。CVD的優(yōu)缺點(diǎn)CVD制備的薄膜最大的特點(diǎn)是致密性好、高效率、良好的臺(tái)階覆、孔蓋能力、可以實(shí)現(xiàn)厚膜淀積、以及相對(duì)的低成本；缺點(diǎn)是淀積過程容易對(duì)薄膜表面形成污染、對(duì)環(huán)境的污染等常壓CVD（APCVD）的特點(diǎn)是不需要很好的真空度、淀積速度非?？?、反應(yīng)受溫度影響不大，淀積速度主要受反應(yīng)氣體的輸運(yùn)速度的影響。LPCVD的特點(diǎn)是其良好的擴(kuò)散性（宏觀表現(xiàn)為臺(tái)階覆蓋能力），反應(yīng)速度主要受淀積溫度的影響比較大，另外溫度梯度對(duì)淀積的薄膜性能（晶粒大小、應(yīng)力等）有很大的影響。PECVD最大的特點(diǎn)是反應(yīng)溫度低（200－400℃）和良好的臺(tái)階覆蓋能力，可以應(yīng)用在AL等低熔點(diǎn)金屬薄膜上淀積，主要缺點(diǎn)是淀積過程引入的粘污；溫度、射頻、壓力等都是影響PECVD工藝的重要因素。MOCVD的主要優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)溫度低，廣泛應(yīng)用在化合物半導(dǎo)體制備上，特別是高亮LED的制備上。CVD外延的生長過程1、參加反應(yīng)的氣體混合物被運(yùn)輸?shù)匠练e區(qū)；2、反應(yīng)物分子由主氣流擴(kuò)散到襯底表面；3、反應(yīng)物分子吸附在襯底表面上；4、吸附物分子間或吸附物分子與氣體分子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成外延成分及反應(yīng)副產(chǎn)物，外延粒子沿襯底表面遷移并結(jié)合進(jìn)入晶格點(diǎn)陣；5、反應(yīng)副產(chǎn)物由襯底表面外擴(kuò)散到主氣流中，然后排出沉積區(qū)。CVD外延生長過程示意圖立式鐘罩型常壓CVD臥式高頻感應(yīng)加熱常壓CVD臥式電阻加熱低壓CVD臥式等離子增強(qiáng)低壓CVD立式平板型等離子增強(qiáng)CVD桶式CVDMOCVD金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積（Metal-OrganicChemicalVaporDeposition，簡稱MOCVD）自20世紀(jì)60年代首次提出以來，經(jīng)過70年代至80年代的發(fā)展，90年代已經(jīng)成為砷化鎵、磷化銦等光電子材料外延片制備的核心生長技術(shù)，特別是制備氮化鎵發(fā)光二極管和激光器外延片的主流方法。到目前為止，從生長的氮化鎵外延片和器件的性能以及生產(chǎn)成本等主要指標(biāo)來看還沒有其它方法能與之相比。MOCVD的優(yōu)點(diǎn)用來生長化合物晶體的各組份和摻雜劑都可以以氣態(tài)方式通入反應(yīng)室中，可以通過控制各種氣體的流量來控制外延層的組分，導(dǎo)電類型，載流子濃度，厚度等特性。因有抽氣裝置，反應(yīng)室中氣體流速快，對(duì)于異質(zhì)外延時(shí)，反應(yīng)氣體切換很快，可以得到陡峭的界面。外延發(fā)生在加熱的襯底的表面上，通過監(jiān)控襯底的溫度可以控制反應(yīng)過程。在一定條件下，外延層的生長速度與金屬有機(jī)源的供應(yīng)量成正比。MOCVD及相關(guān)設(shè)備技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀MOCVD技術(shù)自二十世紀(jì)六十年代首先提出以來，經(jīng)過七十至八十年代的發(fā)展，九十年代已經(jīng)成為砷化鎵、磷化銦等光電子材料外延片制備的核心生長技術(shù)。目前已經(jīng)在砷化鎵、磷化銦等光電子材料生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。日本科學(xué)家Nakamura將MOCVD應(yīng)用氮化鎵材料制備，利用他自己研制的MOCVD設(shè)備(一種非常特殊的反應(yīng)室結(jié)構(gòu))，于1994年首先生產(chǎn)出高亮度藍(lán)光和綠光發(fā)光二極管，1998年實(shí)現(xiàn)了室溫下連續(xù)激射10,000小時(shí)，取得了劃時(shí)代的進(jìn)展。到目前為止，MOCVD是制備氮化鎵發(fā)光二極管和激光器外延片的主流方法，從生長的氮化鎵外延片和器件的性能以及生產(chǎn)成本等主要指標(biāo)來看，還沒有其它方法能與之相比。國際上MOCVD設(shè)備制造商主要有三家：德國的AIXTRON公司、美國的EMCORE公司（Veeco）、英國的ThomasSwan公司（目前ThomasSwan公司被AIXTRON公司收購），這三家公司產(chǎn)品的主要區(qū)別在于反應(yīng)室。MOCVD設(shè)備公司名稱品牌規(guī)格1ThomasSwamCRIUS30×2inCCS3×2in2AIXTRONAIX12×4in49×2in7×6in3VeecoGanzillaTurvoDiscMOCVD設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)研制大型化的MOCVD設(shè)備。為了滿足大規(guī)模生產(chǎn)的要求，MOCVD設(shè)備更大型化。目前一次生產(chǎn)24片2英寸外延片的設(shè)備已經(jīng)有商品出售，以后將會(huì)生產(chǎn)更大規(guī)模的設(shè)備，不過這些設(shè)備一般只能生產(chǎn)中低檔產(chǎn)品；研制有自己特色的專用MOCVD設(shè)備。這些設(shè)備一般只能一次生產(chǎn)1片2英寸外延片，但其外延片質(zhì)量很高。目前高檔產(chǎn)品主要由這些設(shè)備生產(chǎn)，不過這些設(shè)備一般不出售。MOCVD設(shè)備概況德國AIXTRON公司(德國艾思強(qiáng)公司)和美國VEECO公司(美國維易科精密儀器有限公司)兩家公司幾乎生產(chǎn)了全球90%以上的主流MOCVD設(shè)備。1、生產(chǎn)效率和成本概況國際上MOCVD技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，主流設(shè)備從2003年6-8片機(jī)、2004年12片機(jī)、2005年15片機(jī)、2006年的21-24片機(jī)，目前已經(jīng)達(dá)到42、45、49片機(jī)(一次可裝載49片2英寸的襯底生長外延)。外延爐容量的不斷擴(kuò)大讓LED外延片生產(chǎn)商的單位生產(chǎn)成本快速大幅下降。目前，量產(chǎn)企業(yè)對(duì)單批產(chǎn)能的最低要求是在30片以上。國產(chǎn)設(shè)備目前為6片機(jī)，生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本差距甚遠(yuǎn)。2、價(jià)格及產(chǎn)值概況生產(chǎn)型MOCVD設(shè)備的售價(jià)高達(dá)1000～2000萬元【根據(jù)機(jī)型，6片機(jī)70萬美元左右，9片機(jī)100萬美元左右】，加上相關(guān)配套設(shè)備設(shè)施，一條產(chǎn)線LED生產(chǎn)線需要投入4000多萬元。若新采購設(shè)備為45片機(jī)生產(chǎn)藍(lán)光芯片，按3爐/天計(jì)算，年產(chǎn)4.9萬片左右，收入4800萬元，投入產(chǎn)出基本為1:1。3、生產(chǎn)過程工藝復(fù)雜，參數(shù)眾多，優(yōu)良率與均勻性是關(guān)鍵外延片生長過程工藝復(fù)雜，參數(shù)眾多，培養(yǎng)專業(yè)操作人員需時(shí)間較長。一個(gè)最簡單的GaN藍(lán)光LED單量子阱結(jié)構(gòu)，其生長工藝包括：高溫烘烤、緩沖層、重結(jié)晶、n-GaN、阱層、疊層及p-GaN等，工藝步驟達(dá)幾十步，每一步需調(diào)整的工藝參數(shù)共有20多個(gè)，各參數(shù)之間存在比較微妙的關(guān)系，工藝編輯人員需根據(jù)工藝要求，對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行逐一調(diào)整，必要時(shí)還要進(jìn)行計(jì)算，如升溫速度、升壓速度、生長速率控制、載氣與氣源配比等。如何根據(jù)工藝需要自動(dòng)對(duì)參數(shù)進(jìn)行檢查，減輕工藝人員的工作量，是值得研究的新興課題。每個(gè)外延芯片、生產(chǎn)批次與系統(tǒng)之間的關(guān)系，能確保良好的均勻性以及優(yōu)良率，尤其在芯片廠商擴(kuò)產(chǎn)時(shí)，還能維持相同的優(yōu)良率與均勻性就顯的特別關(guān)鍵。4、4英寸MOCVD設(shè)備將成為主流現(xiàn)階段臺(tái)灣外延廠商在技術(shù)上已經(jīng)具備生產(chǎn)4英寸和6英寸的能力，但是出于成本的考慮，多數(shù)臺(tái)灣廠家還是以2英寸的MOVCD設(shè)備為生產(chǎn)主線；大部分歐美與韓國廠商則早已使用4英寸MOVCD設(shè)備。市場(chǎng)預(yù)期一旦4英寸外延片材料成本大幅崩落（目前4英寸外延片的成本價(jià)格約為2寸外延片的四倍），2英寸的MOCVD設(shè)備將逐漸被4英寸所取代。AIXTRON與SemiLEDs在2009年5月就合作開發(fā)出6寸藍(lán)光LED芯片，在6x6寸AIX2800G4HTMOCVD反應(yīng)爐的結(jié)構(gòu)上，產(chǎn)量增加約30%（相較于傳統(tǒng)42x2-inch的架構(gòu)），不但均勻性較好，也減少了邊緣效應(yīng)(edgeeffect)。不過就現(xiàn)階段而言，大多數(shù)的困難仍然在于6寸的基板價(jià)格偏高與外延片切割技術(shù)的挑戰(zhàn)。第二種：多功能（量產(chǎn)）型ThomasSwan的MOCVD實(shí)物MOCVD參數(shù)設(shè)備參數(shù)和配置：外延片3×2英寸/爐

反應(yīng)腔溫度控制：1200℃

壓力控制：0～800Torr

激光干涉在位生長監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

反應(yīng)氣體：氨氣，硅烷（純度：6N）

載氣：氫氣，氮?dú)?；（純度?N）

MO源：三甲基鎵(TMGa)，三甲基銦(TMIn),三甲基鋁(TMAl)，二茂基鎂(Cp2Mg)（純度：外延級(jí)）國產(chǎn)MOCVD江蘇光電信息材料實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)MOCVD內(nèi)部結(jié)構(gòu)MOCVD（metalorganic-CVD）VeccoMOCVDturbodisc圖VeccoMOCVD裝置的系統(tǒng)圖和外觀MOCVD核心－反應(yīng)室商用MOCVD四種不同反應(yīng)室：圖

常用CVD反應(yīng)腔體裝置MOCVD（metalorganic-CVD）TomasswanAxitronveccodomesticMOCVD（metalorganic-CVD）MOCVD原理：圖10.19MOCVD原理圖（摘自Axitron公司Prof.Dr.Heuken)MOCVD（metalorganic-CVD）MOCVD原理：Ga（CH3）3+AsH3GaAs+3CH4Al（CH3）3+AsH3AlAs+3CH4利用MOCVD，表10.6所示的各種金屬有機(jī)化合物導(dǎo)入，可得到表10.7所示的化合物半導(dǎo)體。示例：表10.6MOCVD金屬有機(jī)源表10.7MOCVD生成物MOCVD（metalorganic-CVD）MOCVD原理：MOCVD氣體流程圖如右圖10.20所示氣體輸運(yùn)：圖10.20MOCVD氣體流程圖壓強(qiáng)沿著氣流的方向逐漸降低！MO源MOCVD（metalorganic-CVD）MOCVD原理：載氣：氣體輸運(yùn)圖10.21鈀膜純化氫氣示意圖H2：高純氫氣，純度：99.9999999%，通過鈀膜純化99.999%氫氣得到，如圖10.21

壓強(qiáng)：2個(gè)大氣壓，2bar，高壓強(qiáng)提供動(dòng)力N2：高純氮?dú)?，純度?9.9999999%，通過液態(tài)氮蒸發(fā)出99.999%氮?dú)?，之后利用合金加熱?/p>

合金吸收氮?dú)庵兴魵?，甲烷，二氧化碳等純化?/p>

壓強(qiáng)：2個(gè)大氣壓，2bar，高壓強(qiáng)提供動(dòng)力NH3：高純氨氣，純度：99.9999999%，通過液態(tài)氨蒸發(fā)出99.9999%氮?dú)?，之后利用合金加熱?/p>

合金吸收氨氣中水蒸氣，甲烷，二氧化碳等純化。

壓強(qiáng)：2個(gè)大氣壓，2barV族N源：n型摻雜源：SiH4：稀釋硅烷，稀釋度10ppm，稀釋在高純度：99.9999999%的氫氣中MOCVD（metalorganic-CVD）MOCVD原理：圖10.22MO源輸運(yùn)示意圖Ga、In、Al：

化學(xué)式：CH3CH3CH3Ga（TMGa）CH3CH3CH3In（TMIn）CH3CH3CH3Al（TMAl）

溫度控制：冷阱或熱阱水浴或氣體液態(tài)均勻控制溫度輸運(yùn)控制：利用氫氣或氮?dú)廨d氣吹掃M(jìn)O蒸氣濃度控制：溫度控制蒸氣壓，流速控制流量控制MO源輸出濃度P型摻雜源Mg：

化學(xué)式(C5H5)2Mg(CP2Mg)溫度控制：冷阱或熱阱水浴或氣體液態(tài)均勻控制溫度輸運(yùn)控制：利用氫氣或氮?dú)廨d氣吹掃M(jìn)O蒸氣濃度控制：溫度控制蒸氣壓，流速控制流量控制MO源輸出濃度III族金屬源輸運(yùn)：MOCVD（metalorganic-CVD）MOCVD原理圖10.23腔體氣流輸運(yùn)示意圖MOCVD薄膜沉積過程都包含以下步驟：（1）載氣攜帶著反應(yīng)物從反應(yīng)器進(jìn)口流向反應(yīng)器出口，并受到溫差、流道擴(kuò)張、基片旋轉(zhuǎn)等引起的二次流影響；（2）主氣流在基片上方形成邊界層，在邊界層內(nèi)，反應(yīng)物被加熱，發(fā)生熱解、置換等氣相化學(xué)反應(yīng)，生成反應(yīng)中間物；（3）反應(yīng)物或反應(yīng)中間物通過對(duì)流和濃度擴(kuò)散，穿過邊界層到達(dá)基片表面；（4）反應(yīng)物在基片表面吸附，再通過表面擴(kuò)散、結(jié)合入晶格等表面反應(yīng)完成薄膜沉積；（5）反應(yīng)物和反應(yīng)副產(chǎn)物（尾氣）在表面解吸（脫附）；（6）解吸后的反應(yīng)副產(chǎn)物再通過對(duì)流和濃度擴(kuò)散，回到主氣流，最終被帶到反應(yīng)室外。反應(yīng)腔氣體輸運(yùn)：MOCVD（metalorganic-CVD）MOCVD原理典型MOCVD腔體氣流流線示意圖反應(yīng)腔氣體流線：水平式，國產(chǎn)MOCVD（左然教授繪制）Veccoturbodisc行星式Axitrion，（左然教授繪制）ShowerheadTomasswan控制流線，控制薄膜生長均勻性！MOCVD（metalorganic-CVD）MOCVD原理典型MOCVD腔體實(shí)物照片反應(yīng)腔腔體行星式AxitrionShowerheadTomasswan1MOCVD（metalorganic-CVD）MOCVD原理典型MOCVD腔體示意圖反應(yīng)腔腔體行星式AxitrionShowerheadTomasswanMOCVD（metalorganic-CVD）MOCVD原理典型MOCVD腔體薄膜監(jiān)控裝置反應(yīng)腔腔體激光干涉示意圖MOCVD（metalorganic-CVD）MOCVD原理圖10.28典型InGaN，GaN，GaN量子阱生長激光監(jiān)控干涉示意圖MOCVD（metalorganic-CVD）MOCVD原理MOCVD是生長InGaN光電材料，尤其是LED，Laser，photovoltaic器件的理想設(shè)備已經(jīng)在工業(yè)界大規(guī)模應(yīng)用！反應(yīng)腔腔體MOCVD生長高質(zhì)量薄膜的要求：薄膜表面平整光滑多層薄膜如多量子阱（MQW）界面良好，成分突變薄膜的厚度均勻薄膜厚度可以自由控制薄膜成分可以自由控制薄膜雜質(zhì)，缺陷少薄膜摻雜可控，即p，n型可控，導(dǎo)電性能可控可大規(guī)模生成MOCVD（metalorganic-CVD）MOCVD原理MOCVD生長InGaNLED反應(yīng)腔腔體摘自Axitron官方報(bào)導(dǎo)典型InGaNLED照片GaN外延片產(chǎn)業(yè)化生長法GaN外延片產(chǎn)業(yè)化方面廣泛使用的兩步生長法，工藝簡述如下：由于GaN和常用的襯底材料的晶格失配度大，為了獲得晶體質(zhì)量較好的GaN外延層，一般采用兩步生長工藝。首先在較低的溫度下(500～600℃)生長一層很薄的GaN和AIN作為緩沖層，再將溫度調(diào)整到較高值生長GaN外延層。Akasaki首先以AIN作為緩沖層生長得到了高質(zhì)量的GaN晶體。AlN能與GaN較好匹配，而和藍(lán)寶石襯底匹配不好，但由于它很薄，低溫沉積的無定型性質(zhì)，會(huì)在高溫生長GaN外延層時(shí)成為結(jié)晶體。隨后Nakamura發(fā)現(xiàn)以GaN為緩沖層可以得到更高質(zhì)量的GaN晶體。MOCVD法生長GaN的主要技術(shù)要求MOCVD技術(shù)最初是為制備GaAs和InP等化合物半導(dǎo)體材料而開發(fā)的，用于GaN基材料外延生長時(shí)，采用的是NH3氣源，危險(xiǎn)性降低，但對(duì)設(shè)備的要求不僅沒有降低，反而提出了更為特殊的要求：1、生長溫度高，接近1200度的高溫表面對(duì)氣體產(chǎn)生熱浮力，氣體難以到達(dá)襯底表面；2、NH3具有強(qiáng)腐蝕性，反應(yīng)器材料要能適應(yīng)；3、TMGa/TMIn/TMAl等對(duì)氧氣和水份特別敏感，要求氣體純度高，且與大氣隔離；4、形成摻Mg的P型層后，要經(jīng)熱處理激活；5、TMGa和NH3即使在低溫下也會(huì)預(yù)反應(yīng)形成新產(chǎn)物；6、形成多層膜時(shí)，氣體成份要快速切換，以形成陡峭界面；7、既要求膜厚均勻，又要求組分均勻。MOCVD法生長GaN存在的問題1、襯底要求與外延材料的晶格失配度小、熱膨脹系數(shù)接近、有較大的尺寸、價(jià)格便宜、適應(yīng)生產(chǎn)等，GaN匹配的襯底少；2、氣相預(yù)反應(yīng)帶來的加合物和聚合物在反應(yīng)器氣體噴口凝結(jié)，在反應(yīng)室避沉積以及在氣相中形成微粒，阻礙反應(yīng)物輸送、影響外延膜的質(zhì)量以及縮短設(shè)備維護(hù)周期和損害泵系統(tǒng)；3、NH3的利用低，尾氣對(duì)環(huán)境影響較大；4、設(shè)備的氣密性和氣體純度要求很高；5、氣氛適應(yīng)性和氣流控制也存在較大的難度；InGaAlP材料的外延制作四元系InGaAlP化合物半導(dǎo)體是制造紅色和黃色超高亮度發(fā)光二極管的最佳材料，InGaAlP外延片制造的LED發(fā)光波段處在550～650nm之間，這一發(fā)光波段范圍內(nèi)，外延層的晶格常數(shù)能夠與GaAs襯底完善地匹配，這是穩(wěn)定批量生產(chǎn)超高亮度LED外延材料的重要前提。AlGaInP超高亮度LED采用了MOCVD的外延生長技術(shù)和多量子阱結(jié)構(gòu)，波長625nm附近其外延片的內(nèi)量子效率可達(dá)到100%，已接近極限。目前MOCVD生長InGaAlP外延片技術(shù)已相當(dāng)成熟。InGaAlP外延生長的基本原理是，在一塊加熱至適當(dāng)溫度的GaAs襯底基片上，氣態(tài)物質(zhì)In,Ga,Al,P有控制的輸送到GaAs襯底表面，生長出具有特定組分，特定厚度，特定電學(xué)和光學(xué)參數(shù)的半導(dǎo)體薄膜外延材料。III族與V族的源物質(zhì)分別為TMGa、TEGa、TMIn、TMAl、PH3與AsH3。通過摻Si或摻Te以及摻Mg或摻Zn生長N型與P型薄膜材料。對(duì)于InGaAlP薄膜材料生長，所選用的III族元素流量通常為(1-5)×10-5克分子，V族元素的流量為（1-2）×10-3克分子。為獲得合適的長晶速度及優(yōu)良的晶體結(jié)構(gòu)，襯底旋轉(zhuǎn)速度和長晶溫度的優(yōu)化與匹配至關(guān)重要。細(xì)致調(diào)節(jié)生長腔體內(nèi)的熱場(chǎng)分布，將有利于獲得均勻分布的組分與厚度，進(jìn)而提高了外延材料光電性能的一致性。GaInN外延的制作氮化物半導(dǎo)體是制備白光LED的基石，GaN基LED外延片和芯片技術(shù)，是白光LED的核心技術(shù)，被稱之為半導(dǎo)體照明的發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，為了獲得高質(zhì)量的LED，降低位錯(cuò)等缺陷密度，提高晶體質(zhì)量，是半導(dǎo)體照明技術(shù)開發(fā)的核心。外延生長方法的改進(jìn)為了得到高質(zhì)量的外延層，已經(jīng)提出很多改進(jìn)的方法，主要如下：①常規(guī)LEO法LEO是一種SAE(selectiveareaepitaxy)方法，可追溯到Nishinaga于1988年對(duì)LPE(liquidphaseepitaxy)的深入研究，LEO常用SiO2

或SiNx作為掩膜（mask），mask平行或者垂直襯底的（11-20）面而放置于buffer或高溫生長的薄膜上，mask的兩種取向的側(cè)向生長速率比為1.5，不過一般常選用平行方向(1100)。GaN在窗口區(qū)向上生長，當(dāng)?shù)竭_(dá)掩膜高度時(shí)就開始了側(cè)向生長，直到兩側(cè)側(cè)向生長的GaN匯合成平整的薄膜。PE(Pendeoepitaxy)法襯底上長緩沖層，再長一層高溫GaN選擇腐蝕形式周期性的stripe及trench，stripe沿(1-100)方向，側(cè)面為（11-20）PE生長，有二種模式。ModelA：側(cè)面（11-20）生長速率大于(0001)面垂直生長速率；ModelB：開始(0001)面生長快，緊接著又有從新形成的（11-20）面的側(cè)面生長。一般生長溫度上升，modelA可能性增大，有時(shí)在同一個(gè)PE生長會(huì)同時(shí)出現(xiàn)兩種生長模式，這是由于生長參數(shù)的微小波動(dòng)造成擴(kuò)散特性的改變，從而也揭示了與生長運(yùn)動(dòng)學(xué)有關(guān)的參數(shù)(如平均自由程，平均壽命)相聯(lián)系的閾值能量很低。PE生長得到的GaNTD密度下降了4-5個(gè)個(gè)量級(jí)，SEM顯示側(cè)面生長的GaN匯合處或者是