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(lái)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(lái)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(chǎng)，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(chǎng)商逐步崛起。近年來(lái)，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(lái)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(kāi)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(lè)觀(guān)。

LED芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展淺析

LED芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是考慮如何提高外量i子效率，即芯片的光萃取效率，提高芯片散熱性能以及在降低成本上進(jìn)行采用新結(jié)構(gòu)新工藝。芯片有很多種新結(jié)構(gòu)，例如六面體發(fā)光芯片、DA芯片結(jié)構(gòu)等。

據(jù)機(jī)構(gòu)測(cè)算，到2017年年底，LED芯片有效產(chǎn)能約8328萬(wàn)片，需求約9235萬(wàn)片。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，LED芯片產(chǎn)能仍低于需求?？紤]到2017年需求穩(wěn)定增長(zhǎng)，LED芯片將處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。而隨著LED芯片供不應(yīng)求，相應(yīng)地LED外延片也將“水漲船高”。

由于經(jīng)濟(jì)的全球化，LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也在逐步形成國(guó)際分工，國(guó)際LED產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)數(shù)量分布梯度明顯，產(chǎn)業(yè)鏈上游的外延生長(zhǎng)技術(shù)是半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)含量蕞高、對(duì)蕞終產(chǎn)品品質(zhì)、成本控制影響蕞大的環(huán)節(jié)。

LED產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)之一是外延生長(zhǎng)技術(shù)，其核心是在MOCVD設(shè)備（俗稱(chēng)外延爐）中生長(zhǎng)出一層厚度僅有幾微米的化合物半導(dǎo)體外延層。MOCVD設(shè)備是LED產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中蕞重要的設(shè)備，其價(jià)值占整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈（外延片—芯片—封裝和應(yīng)用）的70%。

什么是LED芯片呢？它有什么特點(diǎn)呢？

LED芯片制造主要是為了制造有效可靠的低歐姆接觸電極，并能滿(mǎn)足可接觸材料之間較為小的壓降及提供焊線(xiàn)的壓墊，同時(shí)盡可能的多地出光。

渡膜工藝一般用真空蒸鍍方法，4Pa高真空下，用電阻加熱或電子束轟擊加熱方法使材料熔化，并在低氣壓下BZX79C18變成金屬蒸氣沉積在半導(dǎo)體材料表面。

一般所用的P型接觸金屬包括AuBe、AuZn等合金，N面的接觸金屬常采用AuGeNi合金。

鍍膜后形成的合金層還需要通過(guò)光刻工藝將發(fā)光區(qū)盡可能多地露出來(lái)，使留下來(lái)的合金層能滿(mǎn)足有效可靠的低歐姆接觸電極及焊線(xiàn)壓墊的要求。

光刻工序結(jié)束后還要通過(guò)合金化過(guò)程，合金化通常是在H2或N2的保護(hù)下進(jìn)行。

合金化的時(shí)間和溫度通常是根據(jù)半導(dǎo)體材料特性與合金爐形式等因素決定。

當(dāng)然若是藍(lán)綠等芯片電極工藝還要復(fù)雜，需增加鈍化膜生長(zhǎng)、等離子刻蝕工藝等。

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(hù)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(lèi)別。

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

只要工藝過(guò)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(guò)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(wèn)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。