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如何辨别LED外延片的好坏？
LED外延片质量的好坏取决于衬底材料，以及外延生长技术有关衬底材料是半导体照明产业技术发展的基石。
　　OFweek网讯 质量的好坏取决于衬底材料，以及外延生长技术有关衬底材料是半导体产业技术发展的基石。　　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，衬底材料决定了半导体照明技术的发展路线。衬底材料的选择主要取决于以下九个方面：　　1，导电性好，能制成上下结构；　　2，化学稳定性好，在外延生长的温度和气氛中不容易分解和腐蚀；　　3，结构特性好，外延材料与衬底的晶体结构相同或相近、晶格常数失配度小、结晶性能好、缺陷密度小；　　4，价格低廉；　　5，光学性能好，制作的器件所发出的光被衬底吸收小；　　6，大尺寸，一般要求直径不小于2英吋。　　7，界面特性好，有利于外延材料成核且黏附性强；　　8，热学性能好，包括导热性好和热失配度小；　　9，机械性能好，器件容易加工，包括减薄、抛光和切割等；　　衬底的选择要同时满足以上九个方面是非常困难的。所以，目前只能通过外延生长技术的变更和器件加工工艺的调整来适应不同衬底上的半导体发光器件的研发和生产。用于氮化镓研究的衬底材料比较多，但是能用于生产的衬底目前只有二种，即蓝宝石Al2O3和碳化硅SiC衬底。表2-4对五种用于氮化镓生长的衬底材料性能的优劣进行了定性比较。　　评价衬底材料必须综合考虑下列因素：　　1.衬底与外延膜的化学稳定性匹配：衬底材料要有好的化学稳定性，在外延生长的温度和气氛中不易分解和腐蚀，不能因为与外延膜的化学反应使外延膜质量下降；　　2.衬底与外延膜的热膨胀系数匹配：热膨胀系数的匹配非常重要，外延膜与衬底材料在热膨胀系数上相差过大不仅可能使外延膜质量下降，还会在器件工作过程中，由于发热而造成器件的损坏；
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&&&&在Insights发布的2013上半年全球领先的厂商额排行榜中，包括了英特尔、三星和台积电等在过去的六个月销售额名列前茅的顶级厂商，和过去没有太大变化。然而值得注意的是，在2013上半年前十大厂商排名中，仅有东芝一家日本厂商上榜。任何有一定半导体行业从业经验的人都会意识到，曾经一度被业界所畏惧和尊敬的日本半导体行业经历了重大的转变和巨大的损失。
&&&&下图显示了从1985年到2013上半年的全球半导体厂商Top10的排名情况。在1985年，共有五家日本厂商进入Top10名单，它们在全球舞台上发挥着举足轻重的影响力。到了1990年，有六家日本厂商跻身全球前十大半导体厂商，迄今为止，这一纪录尚未被其他国家或地区超越。然而在1995年，前十大半导体厂商中的日本厂商数量下降为四家，下滑趋势从此便一发不可收拾。从2000年和2006年的三家到2012年的两家，再到2013年上半年的一家。
全球半导体厂商销售额排名（十亿美元）
&&&&那些从Top10名单上消失的厂商
&&&&值得注意的是，瑞萨(第11位)、索尼(第16位)和富士通(第22位)在2013上半年都进入了前25名。然而索尼却一直在挣扎着重组其业务，富士通则耗费了整整半年时间来剥离其大部分半导体业务。
&&&&日本对于整个半导体市场的存在感和影响都已经减弱。许多著名的日企名称已经从顶级厂商的名单中消失了，如NEC、日立、三菱和松下。来自韩系IC厂商的竞争压力使Top10的格局发生了重大的变化，特别是在DRAM市场中。数年以来，三星和SK海力士借鉴和完善了日本制造模式，狠狠地切割了日本半导体厂商的销售和盈利，导致日系厂商纷纷陷入拆分、合并和收购的怪圈。
&&&&日本半导体厂商15年整合历程
&&&&1999年―日立和NEC将双方的DRAM业务合并，成立了尔必达。
&&&&2000年―三菱剥离其DRAM业务，出售给尔必达。
&&&&2003年―日立将剩下的半导体和IC部门与三菱的LSI系统部门进行合并，就此成立瑞萨科技。
&&&&2003年―松下（Matsushita）开始主推Panasonic作为其主要的全球品牌名称。此前，共有数百家合并公司以Panasonic、National、Quasar、Technics和JVC等品牌名称销售Matsushita旗下的产品。
&&&&2007年―索尼为了减少亏损，削减半导体资本支出并宣布转向资产轻量化（asset-lite）战略，这是索尼半导体业务的一次重大转变。
&&&&2010年―NEC将其剩余的半导体业务与瑞萨科技合并，形成了瑞萨。
&&&&2011年―三洋半导体被安森美半导体收购。
&&&&2013年―富士通和松下（Panasonic）就整合LSI系统业务的设计和研发部门达成协议。
&&&&2013年―富士通将旗下的MCU和模拟IC业务出售给Spansion。
&&&&2013年―富士通将旗下的无线半导体业务出售给英特尔。
&&&&2013年―尔必达被美光正式收购。
&&&&2013年―在未能找到买家后，瑞萨宣布将在2013年底关闭其位于日本鹤冈县的300毫米和125毫米晶圆处理厂，该工厂用来为任天堂游戏机和其他消费电子产品生产LSI系统。
&&&&2013年―如果找不到买家，富士通将计划关闭其位于三重县的300毫米晶圆厂。
&&&&成亦萧何败亦萧何，都是垂直整合惹的祸？
&&&&除了整合，另一个导致日本在全球领先半导体厂商中的存在感减弱的原因是，多年以来让日本半导体厂商引以为荣的垂直整合的业务模式几乎已经失效。由于封闭的垂直整合业务模式，当日本电子系统厂商在全球竞争中失去市场份额时，也将日本半导体厂商一起拖向下滑深渊。结果，日本半导体厂商错过了许多消费、计算机和系统等畅销领域的商机，然而正是这些领域驱动着半导体市场的销售额增长。
&&&&可能将日本半导体行业的沉浮比作是半导体制造行业的日出和日落太过了些，尽管如此，和25年前相比，全球半导体行业的面貌已经发生了戏剧性的变化。曾经让日本引以为傲的半导体制造业如今却面临着从顶级半导体厂商名单中消失的困境，证明了半导体行业的竞争是凶猛而惨烈的。也许日本半导体还未能快速找到新的方法来满足不断变化的市场需求。
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官方微信开通LED外延芯片界竞争激烈 国星半导体如何立足
　　2011年，佛山市国星有限公司正式成立，专注高品质外延材料和芯片的研发与制造。应国星光电前任董事长、现任副董事长王垚浩博士邀请，杜雪红博士结束了11年由香港特区政府“输入优秀人才计划”留港工作的职业生涯，“回流”佛山，全身心投入国星半导体的建设当中。　　5年过去了，国星半导体从“一无所有”到如今气势恢宏的研发大楼、生产车间，年销售额超2亿元，形成了稳定的产能输出和人才团队，成为国内LED上不可忽视的力量。近日，大照明专访国星半导体董事长杜雪红博士，聆听并记录她作为这一系列工作的主持人对国星半导体以及行业发展的理解和期许。　　“团队精神是我们的核心竞争力”　　国星半导体是国星光电旗下的公司之一，是2013年国家中央预算内资金资助的项目之一。中央到地方各级政府的关注，股东特别是母公司国星光电的支持，对于国星半导体来讲是动力、更是压力，在强手如林的LED外延芯片界，国星半导体如何立足？　　对此，杜雪红博士讲道：“国星半导体的员工并不多，但是十分精干，大家彼此之间开诚布公、精诚合作，每个人都以主人翁的精神，把公司的事业当成自己的事业，为实现企业的健康发展尽心尽力。可以说，‘团队精神’就是国星半导体的核心竞争力！”　　“各司其职、守望相助”是杜博士经常挂在嘴边的叮嘱，也是国星半导体企业文化的体现。在国星半导体，部门与部门之间，同事与同事之间，有分工更有合作。“集中所有人的经验与智慧，做到我们团队所能做到的最好！”这是国星半导体人的共识。　　为了塑造团队精神，国星半导体的各级管理人员、人力资源部、工会、党支部等可谓不遗余力。组织“明星团队”外出旅行，增强同事之间的互动；通过分析重大问题的起因和整改措施，促进团队在错误中学习、在学习中进步；通过“我是主管我来管”活动，培养年轻的团队领导者；根据员工组成情况，举办生日会、敬老“送饺子”等活动，拉近员工之间的感情，增进对企业的归属感。　　国星半导体除了几位资深技术管理专家外，绝大部分都是二十到三十岁的年轻人，平均年龄25岁。面对这么一个年轻的团队，杜博士总是鼓励下属：“我们今天是谁不重要，我们今天的水平怎么样也不重要，重要的是我们每天都在进步！”正是这些日常中点点滴滴的培养和锻炼，让一代敬业爱业、具有团队精神的国星半导体人一天天成长起来，并形成了强大的竞争力。　　“我们坚守企业经营的基本原则”　　“在领域，今年年初已经有一些同行做出了减少产能的决定，也有客户主动要求芯片厂家停止无底线降价的行为。对于这些现象，我认为是好事，说明我们LED芯片领域的竞争正在向理性化方向发展。”谈到行业动态，杜雪红博士如此表示。　　杜博士认为，“盈利”是经营一家企业最基本的目的，是企业经营者的责任，也是企业长久发展壮大的保障。背离这一本质问题，以销售额为目的、以挤垮对手为目的、背离成本的降价都不会长久。企业还是应该在“技术提升”、“良率提高”、“成本降低”上下功夫。只有这样，企业才能真正聚焦，用心做好自己该做的事情，行业也才能保持健康发展。　　除了关注LED芯片领域的发展之外，杜雪红博士还谈到国星半导体自建厂之日起，就旗帜鲜明地支持“国货”，特别是支持装备和设备领域国产厂家的发展，芯片投资资金中相当部分购买了国产设备，并与多家设备厂建立起长期交流合作关系。　　杜博士认为，中国任何产业的发展和完善，除了国家的支持、企业的自强外，更离不开消费者的使用和意见反馈。任何产品在使用过程中发现问题，进而分析问题、解决问题，产品才能提升和进步。如果不给“国货”机会，国产企业就失去了成长的机会。相对而言，国产厂家的服务态度更好，彼此沟通更顺畅。杜博士呼吁所有LED产业相关企业，在满足技术要求和生产要求的前提下，优先使用“国货”产品，互相给予机会，共同切磋提高，唯有如此，中国的制造业才能一天天强大起来。　　进入2016年，LED仍将是发展最快的行业之一。杜博士希望，业界同仁应当设法将过去几年投入的资源加以充分利用，让分头创造的科研成果创造更大的价值，逐步解决困扰行业发展的一个个难题。她同时表示，国星半导体将抱着一颗开放的心，希望与更多的同行建立不同形式的合作关系，共同发展、共同提高，一起生产优质的产品，维护行业健康发展，为将中国建设成为芯片技术与制造的强国而共同努力！　　“为客户创造价值是我们矢志不渝的初衷”　　2015年，国星半导体取得了20088万元的销售收入，同比增长127%；产量达到836366片，同比增长115%；人均效率增长62%，制造成本下降38%。这个成绩的背后，是国星半导体人对产品品质、安全性和可靠性的坚守，也是对专业、一致服务的坚守！　　杜雪红博士认为，一个企业要生存就必须为她的客户创造价值。那么，什么才是对客户有价值呢？在走访客户的过程中，她发现，无论客户对价格有多么苛刻的要求、对产品性能有多么高的期望，但是和安全、可靠相比，客户总会说“安全是第一位”，这一点对于终端客户尤其重要。对于企业客户来讲，供货的可靠性、一致性也是一个负责任的应向客户提供的价值。这表明，企业看市场竞争，不能只看到表面现象，还要深入研究现象背后的本质，真正把握市场脉搏，才能真正尽到企业的责任，为客户、为社会创造价值。　　“从不放过任何一个可以做得更好的机会和可能”是国星半导体人的追求。2015年，国星半导体超过150人次获得“创新创优奖”和“精益求精奖”，在国星半导体董事长杜博士看来，“工匠精神”的本质就是“精益求精”、就是做高品质产品，这也是企业应尽的责任和赖以生存的依据！
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LED外延片技术原理和工艺
LED的波长、亮度、正向电压等主要光电参数基本上取决于外延片材料。
　　从工作原理可知，外延片材料是LED的核心部分，事实上，LED的波长、亮度、正向电压等主要光电参数基本上取决于外延片材料。外延片技术与设备是 外延片制造技术的关键所在，金属有机物化学气相淀积(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，简称MOCVD)技术生长III-V族，II-VI族化合物及合金的薄层单晶的主要方法。下面是关于LED未来外延片技术的一些发展趋势。　　1.改进两步法生长工艺　　目前商业化生产采用的是两步生长工艺，但一次可装入衬底数有限，6片机比较成熟，20片左右的机台还在成熟中，片数较多后导致外延片均匀性不够。发展趋势是两个方向：一是开发可一次在反应室中装入更多个衬底外延片生长，更加适合于规模化生产的技术，以降低成本；另外一个方向是高度自动化的可重复性的单片设备。　　2.氢化物汽相外延片(HVPE)技术 　　采用这种技术可以快速生长出低位元错密度的厚膜，可以用做采用其他方法进行同质外延片生长的衬底。并且和衬底分离的GaN薄膜有可能成为体单晶GaN芯片的替代品。HVPE的缺点是很难精确控制膜厚，反应气体对设备具有腐蚀性，影响GaN材料纯度的进一步提高。　　3.选择性外延片生长或侧向外延片生长技术　　采用这种技术可以进一步减少位元错密度，改善GaN外延片层的晶体品质。首先在合适的衬底上(蓝宝石或碳化硅)沉积一层GaN，再在其上沉积一层多晶态的 SiO掩膜层，然后利用光刻和刻蚀技术，形成GaN视窗和掩膜层条。在随后的生长过程中，外延片GaN首先在GaN视窗上生长，然后再横向生长于SiO条 上。　　4.悬空外延片技术(Pendeo-epitaxy)　　采用这种方法可以大大减少由于衬底和外延片层之间晶格失配和热失配引发的外延片层中大量的晶格缺陷，从而进一步提高GaN外延片层的晶体品质。首先在合适的衬底 上( 6H-SiC或Si)采用两步工艺生长GaN外延片层。然后对外延片膜进行选区刻蚀，一直深入到衬底。这样就形成了GaN/缓冲层/衬底的柱状结构和沟槽交替 的形状。然后再进行GaN外延片层的生长，此时生长的GaN外延片层悬空于沟槽上方，是在原GaN外延片层侧壁的横向外延片生长。采用这种方法，不需要掩膜，因此 避免了GaN和醃膜材料之间的接触。　　5.研发波长短的UV 材料　　它为发展UV三基色萤光粉白光LED奠定扎实基础。可供UV光激发的高效萤光粉很多，其发光效率比目前使用的YAG：Ce体系高许多，这样容易使白光LED上到新臺阶。　　6.开发多量子阱型芯片技术 　　多量子阱型是在芯片发光层的生长过程中，掺杂不同的杂质以制造结构不同的量子阱，通过不同量子阱发出的多种光子复合直接发出白光。该方法提高发光效率，可降低成本，降低包装及电路的控制难度；但技术难度相对较大。　　7.开发「光子再迴圈」技术　　日本Sumitomo在1999年1月研制出ZnSe材料的白光LED。其技术是先在ZnSe单晶基底上生长一层CdZnSe薄膜，通电后该薄膜发出的蓝 光与基板ZnSe作用发出互补的黄光，从而形成白光光源。美国Boston大学光子研究中心用同样的方法在蓝光GaN-LED上叠放一层AlInGaP半 导体复合物，也生成了白光。　　LED外延片工艺　　衬底&&结构设计&&缓冲层生长&&N型GaN层生长&&多量子阱发光层生长&&P型GaN层生长&&退火&&检测（光萤光、X射线）&&外延片片外延片&&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&&
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*验 证 码：LED外延片介绍以及辨别外延片质量方法
来源：九正建材网
发布日期： 10:52:08
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外延片的生产制作过程是非常复杂，展完外延片，接下来就在每张外延片随意抽取九点做测试，符合要求的就是良品，其它为不良品(电压偏差很大，波长偏短或偏长等)。良品的外延片就要开始做电极(P极，N极)，接下来就用激光切割外延片，然后百分百分捡，根据不同的电压，波长，亮度进行全自动化分检，也就是形成晶片(方片)。然后还要进行目测，把有一点缺陷或者电极有磨损的，分捡出来，这些就是后面的散晶。此时在蓝膜上有不符合正常出货要求的晶片，也就自然成了边片或**等。不良品的外延片(主要是有一些参数不符合要求)，就不用来做方片，就直接做电极(P极，N极)，也不做分检了，也就是目前市场上的LED大圆片(这里面也有好东西，如方片等)。　　半导体制造商主要用抛光Si片(PW)和外延Si片作为IC的原材料。20世纪80年代早期开始使用外延片，它具有标准PW所不具有的某些电学特性并消除了许多在晶体生长和其后的晶片加工中所引入的表面/近表面缺陷。
历史上，外延片是由Si片制造商生产并自用，在IC中用量不大，它需要在单晶Si片表面上沉积一薄的单晶Si层。一般外延层的厚度为2~20&m,而衬底Si厚度为610&m(150mm直径片和725&m(200mm片)。
外延沉积既可(同时)一次加工多片，也可加工单片。单片反应器可生产出质量最好的外延层(厚度、电阻率均匀性好、缺陷少);这种外延片用于150mm&前沿&产品和所有重要200mm产品的生产。
外延产品应用于4个方面，CMOS互补氧化物半导体支持了要求小器件尺寸的前沿工艺。CMOS产品是外延片的最大应用领域，并被IC制造商用于不可恢复器件工艺，包括微处理器和逻辑芯片以及存储器应用方面的闪速存储器和DRAM(动态随机存取存储器)。分立半导体用于制造要求具有精密Si特性的元件。&奇异&(exotic)半导体类包含一些特种产品，它们要用非Si材料，其中许多要用化合物半导体材料并入外延层中。掩埋层半导体利用双极晶体管元件内重掺杂区进行物理隔离，这也是在外延加工中沉积的。
目前，200mm晶片中，外延片占1/3.2000年，包括掩埋层在内，用于逻辑器件的CMOS占所有外延片的69%,DRAM占11%,分立器件占20%.到2005年，CMOS逻辑将占55%,DRAM占30%,分立器件占15%.
--衬底材料
衬底材料是半导体产业技术发展的基石。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，衬底材料决定了半导体照明技术的发展路线。衬底材料的选择主要取决于以下九个方面：
1、结构特性好，外延材料与衬底的晶体结构相同或相近、晶格常数失配度小、结晶性能好、缺陷密度小
2、界面特性好，有利于外延材料成核且黏附性强
3、化学稳定性好，在外延生长的温度和气氛中不容易分解和腐蚀
4、热学性能好，包括导热性好和热失配度小
5、导电性好，能制成上下结构
6、光学性能好，制作的器件所发出的光被衬底吸收小
7、性能好，器件容易加工，包括减薄、抛光和切割等
8、价格低廉
9、大尺寸，一般要求直径不小于2英寸。
衬底的选择要同时满足以上九个方面是非常困难的。所以，目前只能通过外延生长技术的变更和器件加工工艺的调整来适应不同衬底上的半导体发光器件的研发和生产。用于氮化镓研究的衬底材料比较多，但是能用于生产的衬底目前只有三种，即蓝宝石Al2O3和碳化硅SiC衬底以及Si衬底。
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