LED外延片及芯片(LED行业核心部件)行业概况.ppt

5.2 外延片产品消费结构 在外延片的产品消费结构上，由于目前我国主要是封装占据主体，LED 灯具应用在手机按键、液晶显示屏等，汽车用LED 灯具、楼宇照明等领域。外延片的消费偏重于普通硅底衬产品，GAN 技术各类色光技术外延片的消费份额还比较小。 当前主要是白光 LED 灯具尤其是高亮度LED 显示屏用外延片的消费，占到消费总体的72%，其它灯具制造用外延片消费份额较少，总计占到28%。（数据来源：中国产业竞争情报网） * 5.3 外延片制造成本分析 在整个 LED 产业外延片的生长、芯片、芯片封装三个环节中,外延片生长投资要占到70%,外延片成本要占到封装后的成品芯片的70%，可见其造价成本较高。延生外长的基本原理是：在一块加热至适当温度的衬底基片（主要有蓝宝石和SiC，Si）上，气态物质In,Ga,Al,P有控制的输送到衬底表面，生长出特定单晶薄膜。目前LED 外延片生长技术主要采用有机金属化学气相沉积方法。外延片的生长技术相对复杂，产品成型后的选优等会淘汰很多不合格产品，这也是外延片成本的较高的主要原因。据了解，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LED 芯片（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芯片，也就自然成了边片或毛片等。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。 综合而言，外延片的制造成本较高，占到整个芯片产品的70%左右，其生长技术和产品质量控制等对其成本均有较大的影响。 * 6 LED芯片生产概况 LED芯片也称为LED发光芯片，是led灯的核心组件，也就是指的P-N结。其主要功能是：把电能转化为光能，芯片的主要材料为单晶硅。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。 图15：高亮LED芯片 * 6.1 LED芯片的分类 用途：根据用途分为大功率led芯片、小功率led芯片两种； 颜色：主要分为三种：红色、绿色、蓝色（制作白光的原料）； 形状：一般分为方片、圆片两种； 大小：小功率的芯片一般分为8mil、9mil、12mil、14mil等 * 6.2 LED芯片制造流程 制造LED芯片过程中首先在衬底上制作氮化鎵（GaN）基的外延片(外延片)，外延片所需的材料源(碳化硅SiC)和各种高纯的气体如氢气H2或氬气Ar等惰性气体作为载体之后，按照工艺的要求就可以逐步把外延片做好。接下来是对LED-PN结的两个电极进行加工，并对LED毛片进行减薄，划片。然后对毛片进行测试和分选，就可以得到所需的LED芯片。 * LED芯片的制造工艺流程： 外延片→清洗→镀透明电极层→透明电极图形光刻→腐蚀→去胶→平台图形光刻→干法刻蚀→去胶→退火→SiO2沉积→窗口图形光刻→SiO2腐蚀→去胶→N极图形光刻→预清洗→镀膜→剥离→退火→P极图形光刻→镀膜→剥离→研磨→切割→芯片→成品测试。 * 总的来说，LED制作流程分为两大部分： 首先在衬底上制作氮化鎵（GaN）基的外延片，这个过程主要是在金属有机化学气相沉积外延片炉(MOCVD)中完成的。准备好制作GaN基外延片所需的材料源和各种高纯的气体之后，按照工艺的要求就可以逐步把外延片做好。常用的衬底主要有蓝宝石、碳化硅和硅衬底，还有GaAs、AlN、ZnO等材料。 MOCVD是利用气相反应物（前驱物）及Ⅲ族的有机金属和Ⅴ族的NH3在衬底表面进行反应，将所需的产物沉积在衬底表面。通过控制温度、压力、反应物浓度和种类比例，从而控制镀膜成分、晶相等品质。MOCVD外延炉是制作LED外延片最常用的设备。 * 然后是对LED PN结的两个电极进行加工，电极加工也是制作LED芯片的关键工序，包括清洗、蒸镀、黄光、化学蚀刻、熔合、研磨；然后对LED毛片进行划片、测试和分选，就可以得到所需的LED芯片。如果芯片清洗不够乾净，蒸镀系统不正常，会导致蒸镀出来的金属层（指蚀刻后的电极）会有脱落，金属层外观变色，金泡等异常。 蒸镀过程中有时需用弹簧夹固定芯片