LED外延片產(chǎn)業(yè)發(fā)展淺析

外延片處于LED產(chǎn)業(yè)鏈中的上游環(huán)節(jié)，包括原材料、襯底材料及設(shè)備這三大領(lǐng)域。在LED外延片生長(zhǎng)、芯片、芯片封裝這三個(gè)環(huán)節(jié)中，外延片生長(zhǎng)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(zhǎng)主要依靠生長(zhǎng)工藝和設(shè)備。制造外延片的主流方法是采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積（MOCVD），但即使是這種“蕞經(jīng)濟(jì)”的方法，其設(shè)備制造難度也非常大。國(guó)際上只有德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、日本等少數(shù)國(guó)家中數(shù)量非常有限的企業(yè)可以進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)。

外延片材料主要是硅，硅外延片也是當(dāng)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(guó)、英國(guó)）、MEMC（本部在美國(guó)，意大利、日本、韓國(guó)、馬來西亞、臺(tái)灣）、Wacker（本部在德國(guó)，美國(guó)、新加坡）、三菱（本部在日本，美國(guó)、印度尼西亞）等公司所控制，這四家公司的市場(chǎng)占有率近70%。這些公司除了本部之外，都在其它國(guó)家和地區(qū)設(shè)廠，是跨國(guó)生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)的公司。

國(guó)內(nèi)外延片市場(chǎng)的基本格局是外資企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)占據(jù)主導(dǎo)，本土廠商逐步崛起。近年來，下游應(yīng)用市場(chǎng)的繁榮帶動(dòng)了我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，外延片市場(chǎng)也迎來發(fā)展良機(jī)。國(guó)內(nèi)LED外延片產(chǎn)能快速提升，技術(shù)水平不斷進(jìn)步，產(chǎn)品已開始進(jìn)入中高擋次。

為進(jìn)一步完善LED產(chǎn)業(yè)鏈，“十二五”期間各級(jí)政府繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)上游外延片領(lǐng)域基礎(chǔ)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L(zhǎng)ED核心器件中的前端高技術(shù)產(chǎn)品，我國(guó)在這一領(lǐng)域的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)目前仍處于“藍(lán)?！彪A段，國(guó)內(nèi)LED外延片市場(chǎng)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)- 緩沖層生長(zhǎng)- N型GaN 層生長(zhǎng)- 多量i子阱發(fā)光層生- P 型GaN 層生長(zhǎng)- 退火- 檢測(cè)（光熒光、X 射線） - 外延片；

外延片- 設(shè)計(jì)、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(jí)

具體介紹如下：

固定：將單晶硅棒固定在加工臺(tái)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(chǎn)生的硅粉采用水淋，產(chǎn)生廢水和硅渣。

退火：雙工位熱氧化爐經(jīng)氮?dú)獯祾吆?，用紅外加熱至300~500℃，硅片表面和氧氣發(fā)生反應(yīng)，使硅片表面形成二氧化硅保護(hù)層。

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

分檔檢測(cè)：為保證硅片的規(guī)格和質(zhì)量，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。此處會(huì)產(chǎn)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(dá)到一個(gè)拋光過程可以處理的規(guī)格。此過程產(chǎn)生廢磨片i劑。

清洗：通過有機(jī)i溶劑的溶解作用，結(jié)合超聲波清洗技術(shù)去除硅片表面的有機(jī)雜質(zhì)。此工序產(chǎn)生有機(jī)廢氣和廢有機(jī)i溶劑。

RCA清洗：通過多道清洗去除硅片表面的顆粒物質(zhì)和金屬離子。

LED芯片為什么要分成不同尺寸?

LED芯片大小根據(jù)功率可分為小功率芯片、中功率芯片和大功率芯片。根據(jù)客戶要求可分為單管級(jí)、數(shù)碼級(jí)、點(diǎn)陣級(jí)以及裝飾照明等類別。

至于芯片的具體尺寸大小是根據(jù)不同芯片生產(chǎn)廠家的實(shí)際生產(chǎn)水平而定，沒有具體的要求。

只要工藝過關(guān)，芯片小可提高單位產(chǎn)出并降低成本，光電性能并不會(huì)發(fā)生根本變化。

芯片的使用電流實(shí)際上與流過芯片的電流密度有關(guān)，芯片小使用電流小，芯片大使用電流大，它們的單位電流密度基本差不多。

考慮到散熱是大電流下的主要問題，所以它的發(fā)光效率比小電流低。另一方面，由于面積增大，芯片的體電阻會(huì)降低，所以正向?qū)妷簳?huì)有所下降。