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芯片為什么要分成不同尺寸?

LED芯片大小根據功率可分為小功率芯片、中功率芯片和大功率芯片。根據客戶要求可分為單管級、數碼級、點陣級以及裝飾照明等類別。

至于芯片的具體尺寸大小是根據不同芯片生產廠家的實際生產水平而定，沒有具體的要求。

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

芯片的使用電流實際上與流過芯片的電流密度有關，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，芯片的體電阻會降低，所以正向導通電壓會有所下降。