哪些是常用來制造LED的半導體材料？

LED的發(fā)光有源層??PN結是如何制成的？哪些是常用來制造LED的半導體材料？

LED的實質性結構是半導體PN結。PN結就是指在一單晶中，具有相鄰的P區(qū)和N區(qū)的結構，它通常在一種導電類型的晶體上以擴散、離子注入或生長的方法產生另一種導電類型的薄層來制得的。

常用來制造LED半導體材料主要有申化家、磷化家、家鋁申、磷申化家、銦家氮、銦家鋁磷等Ⅲ?Ⅴ族化合物半導體材料，其它還有Ⅳ族化合物半導體碳化硅，Ⅱ?Ⅵ族化合物硒化鋅等。

LED外延片產業(yè)發(fā)展淺析

外延片處于LED產業(yè)鏈中的上游環(huán)節(jié)，包括原材料、襯底材料及設備這三大領域。在LED外延片生長、芯片、芯片封裝這三個環(huán)節(jié)中，外延片生長投資要占到70%，外延片成本要占到封裝成品的70%。

外延片生長主要依靠生長工藝和設備。制造外延片的主流方法是采用金屬有機物化學氣相沉積（MOCVD），但即使是這種“蕞經濟”的方法，其設備制造難度也非常大。國際上只有德國、美國、英國、日本等少數國家中數量非常有限的企業(yè)可以進行商業(yè)化生產。

外延片材料主要是硅，硅外延片也是當前外延片的主體。世界多晶硅、硅單晶及硅片等外延片制造材料幾乎全部為信越（本部在日本，馬來西亞、美國、英國）、MEMC（本部在美國，意大利、日本、韓國、馬來西亞、臺灣）、Wacker（本部在德國，美國、新加坡）、三菱（本部在日本，美國、印度尼西亞）等公司所控制，這四家公司的市場占有率近70%。這些公司除了本部之外，都在其它國家和地區(qū)設廠，是跨國生產與經營的公司。

國內外延片市場的基本格局是外資企業(yè)產品技術占據主導，本土廠商逐步崛起。近年來，下游應用市場的繁榮帶動了我國LED產業(yè)迅猛發(fā)展，外延片市場也迎來發(fā)展良機。國內LED外延片產能快速提升，技術水平不斷進步，產品已開始進入中高擋次。

為進一步完善LED產業(yè)鏈，“十二五”期間各級政府繼續(xù)加強對上游外延片領域基礎研究的投入，中下游企業(yè)也在積極向上游拓展。外延片作為LED核心器件中的前端高技術產品，我國在這一領域的企業(yè)競爭目前仍處于“藍?！彪A段，國內LED外延片市場發(fā)展前景樂觀。

LED外延片工藝流程

LED 外延片工藝流程如下：

襯底 - 結構設計- 緩沖層生長- N型GaN 層生長- 多量i子阱發(fā)光層生- P 型GaN 層生長- 退火- 檢測（光熒光、X 射線） - 外延片；

外延片- 設計、加工掩模版- 光刻- 離子刻蝕- N 型電極（鍍膜、退火、刻蝕） - P 型電極（鍍膜、退火、刻蝕） - 劃片- 芯片分檢、分級

具體介紹如下：

固定：將單晶硅棒固定在加工臺上。

切片：將單晶硅棒切成具有精i確幾何尺寸的薄硅片。此過程中產生的硅粉采用水淋，產生廢水和硅渣。

退火：雙工位熱氧化爐經氮氣吹掃后，用紅外加熱至300~500℃，硅片表面和氧氣發(fā)生反應，使硅片表面形成二氧化硅保護層。

倒角：將退火的硅片進行修整成圓弧形，防止硅片邊緣破i裂及晶格缺陷產生，增加磊晶層及光阻層的平坦度。此過程中產生的硅粉采用水淋，產生廢水和硅渣。

分檔檢測：為保證硅片的規(guī)格和質量，對其進行檢測。此處會產生廢品。

研磨：用磨片i劑除去切片和輪磨所造的鋸痕及表面損傷層，有效改善單晶硅片的曲度、平坦度與平行度，達到一個拋光過程可以處理的規(guī)格。此過程產生廢磨片i劑。

清洗：通過有機i溶劑的溶解作用，結合超聲波清洗技術去除硅片表面的有機雜質。此工序產生有機廢氣和廢有機i溶劑。

RCA清洗：通過多道清洗去除硅片表面的顆粒物質和金屬離子。

LED芯片的制造工藝流程

外延片→清洗→鍍透明電極層→透明電極圖形光刻→腐蝕→去膠→平臺圖形光刻→干法刻蝕→去膠→退火→SiO2沉積→窗口圖形光刻→SiO2腐蝕→去膠→N極圖形光刻→預清洗→鍍膜→剝離→退火→P極圖形光刻→鍍膜→剝離→研磨→切割→芯片→成品測試。

其實外延片的生產制作過程是非常復雜的，在展完外延片后，下一步就開始對LED外延片做電極(P極，N極)，接著就開始用激光機切割LED外延片(以前切割LED外延片主要用鉆石刀)，制造成芯片后，在晶圓上的不同位置抽取九個點做參數測試：

1、主要對電壓、波長、亮度進行測試，能符合正常出貨標準參數的晶圓片再繼續(xù)做下一步的操作，如果這九點測試不符合相關要求的晶圓片，就放在一邊另外處理。

2、晶圓切割成芯片后，100%的目檢(VI/VC)，操作者要使用放大30倍數的顯微鏡下進行目測。

3、接著使用全自動分類機根據不同的電壓，波長，亮度的預測參數對芯片進行全自動化挑選、測試和分類。

4、蕞后對LED芯片進行檢查(VC)和貼標簽。芯片區(qū)域要在藍膜的中心，藍膜上蕞多有5000粒芯片，但必須保證每張藍膜上芯片的數量不得少于1000粒，芯片類型、批號、數量和光電測量統(tǒng)計數據記錄在標簽上，附在蠟光紙的背面。