LED外延片及其质量辨别

　　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)。

　　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2～20μm，而衬底Si厚度为610μm(150mm直径片和725μm(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200 mm产品的生产。

　　外延产品

　　外延产品应用于4个方面，CMOS互补金属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，200 mm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%。

　　LED外延片--衬底材料

　　衬底材料是半导体照明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]机械性能好，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英吋。

　　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。

　　评价衬底材料必须综合考虑下列因素：

　　1.衬底与外延膜的结构匹配：外延材料与衬底材料的晶体结构相同或相近、晶格常数失配小、结晶性能好、缺陷密度低;

　　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;

　　3.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;

　　4.材料制备的难易程度及成本的高低：考虑到产业化发展的需要，衬底材料的制备要求简洁，成本不宜很高。衬底尺寸一般不小于2英寸。