半导体照明术语及定义(芯片外延片)
LED基础知识培训(芯片)
LED基础知识培训
二、外延片
外延片是指用外延工艺在衬底表面生长薄膜所生片的单晶硅片。一般外 延层厚度为2-20微米，作为衬底的单晶硅片厚度为610微米左右。 外延工艺：外延生长技术发展于20世纪50年代末60年代初，为了制造高 频大功率器件，需要减小集电极串联电阻。生长外延层有多种方法，但 采用最多的是气相外延工艺，常使用高频感应炉加热，衬底置于包有碳 化硅、玻璃态石墨或热分解石墨的高纯石墨加热体上，然后放进石英反 应器中，也可采用红外辐照加热。为了克服外延工艺中的某些缺点，外 延生长工艺已有很多新的进展：减压外延、低温外延、选择外延、抑制 外延和分子束外延等。外延生长可分为多种，按照衬底和外延层的化学 成分不同，可分为同质外延和异质外延；按照反应机理可分为利用化学 反应的外延生长和利用物理反应的外延生长；按生长过程中的相变方式 可分为气相外延、液相外延和固相外延等。
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三、LED外延片工艺流程如下：
衬底 - 结构设计 - 缓冲层生长 - N型GaN层生长 - 多量子阱发光层生 - P型GaN层生长 - 退火 - 检测（光荧光、X射线） - 外延片 外延片- 设计、加工掩模版 - 光刻 - 离子刻蚀 - N型电极（镀膜、退 火、刻蚀） - P型电极（镀膜、退火、刻蚀） - 划片 - 芯片分检、分 级 重点设备：金属有机物化学气相淀积（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，简称 MOCVD）， 1968年由美国洛克威尔公司提出来的一项 制备化合物半导体单品薄膜的新技术。该设备集精密机械、半导体材料、 真空电子、流体力学、光学、化学、计算机多学科为一体，是一种自动 化程度高、价格昂贵、技术集成度高的尖端光电子专用设备，主要用于 GaN（氮化镓）系半导体材料的外延生长和蓝色、绿色或紫外发光二极管 芯片的制造，也是光电子行业最有发展前途的专用设备之一。
半导体照明技术(第七讲)
2、多量子阱结构 采用In0.22Ga0.78N/In0.06Ga0.94N的薄层交替结构，曾制作阱 宽和势垒宽相同而分别为10nm和3nm的两种结构，周期数为20。 这种结构在AlGaInP LED中用得比较多。阱宽可以是3nm到10nm 不等。势垒宽也可以与阱宽不同，而阱数可以从3增加到40，明 显提高了效率。
半
五、铝镓铟磷
导
体
照
明
技
术
1、(AlxGa1-x)yIn1-yP，y约为0.5时，其晶格常数几乎完美地与 GaAs匹配。在GaAs上生长的高质量(AlxGa1-x)0.5In0.5P薄膜是半 导体照明中重要的异质结构材料。
2、直接带隙到间接带隙的转变出现在x=0.65，对应于带隙能 量2.3eV，因此能得到656nm到540nm范围内的光发射。用它制 成的发光二极管得到了可见光中最高的发光效率，在614nm达 到108lm/W。
半
导
体
照
明
技
术
半
导
体
照
明
技
术
Haita在总结过去30多年来单个LED封装器件输出光通量 的进展后得到了Haita’s定律：单个LED光通量每18-24个月
翻一番。
二、发光二极管材料生长方法
大多数III-V族二元化合物半导体都能直接从熔体中生长体
单晶，用这些材料，应用扩散、离子注入等技术以形成P-N结， 可以制成场效应管和双极型晶体管。也可以制造同质结构的便 宜的LED，但GaAs和GaP都是红外光谱区域。发射可见光谱区域, 很难用熔体生长单晶制成。因此高亮度LED材料只能用外延技术 生长。
半
导
体
照
明
技
术
三、高亮度发光二极管芯片结构
半导体照明术语及定义(芯片外延片)
外延术语1、外延生长（Epitaxy）2、量子阱（Quantum Well）3、能带工程（Energyband engineering）4、半导体发光二极管（Light Emitting Diode）5、PN结的击穿（PN junction Striking）6 Deposition）7、异质结构（Heterogeneous Structure）8、量子阱半导体激光器（Quantum Well Laser）9、超晶格（Super Lattice）EpitaxyGaP：磷化镓n-GaN：N型氮化镓p-GaN：P型氮化镓GaAs：砷化镓GaN：氮化镓AlInGaP：磷化铝镓铟（铝铟镓磷）AlGaAs：砷化铝镓（铝镓砷）InGaN 铟镓氮AlGaN 铝镓氮Wafer：晶片、外延片分析仪器1、XRD：X射线衍射仪，主peak GaN分析仪器2、PL：荧光光谱仪（或光致发光光谱仪），Peak强度越强，FWHM越窄，表示有较佳的QW。
3、Hall：霍尔测试仪，利用霍尔效应测量载流子（对n-GaN载流子为电子，对p-GaN,载流子为空穴）迁移率（mobility）以及Sheet Resistance，分析时同结构若有相同的掺杂（Doping），若是量测的迁移率mobility较小，可以推测此结构有较多的缺陷（Defects）。
4、SEM（Scanning Electron Microscopy）：扫描式电子显微镜，测量刻蚀深度、及刻蚀截面状况。
5、Microscope：显微镜6、Differential Microscopy（Nikon-OPTI PHOT）：晶相（金相）显微镜，用morphology）。
7、EDS EDS之仪器构造主要是由一个硅(锂)固态侦测器为核心，它是由硅单晶参杂锂原子而成的。
8、：金属有机化学汽相9、TEM10、SIMS：二次离子质谱仪，测量每层的掺杂状况，可测量P-GaN以及N-GaN的掺杂状况，以及掺杂载子的浓度以及扩散距离等测量。
半导体照明术语对照表
发光二
极管
序 号
大陆术 语
英文
定义
台湾地 区 术语
1-0
5
固态照
明
solid state lighti ng
采用固体发光材料，如 发光二极管（LED、场 致发光（EL）、有机发 光（OLED等作为光源 的照明方式。
采用LED作光源，为被 动显示提供光源的LED
LED背
光源
序 号
大陆术 语
英文
定义
台湾地 区
术语
器件或模块。
五、封装
5-0
1
支架； 框架
leadframe
提供引线端子和芯片焊 接区域的一个或一组零 件。
支架
5-0
2
点胶
coat
在LED支架的相应位置 点上银胶或绝缘胶。
点胶
5-0
3
装架
die attachme n t (die bond)
LED模 块
1-1
2
LED组件
LED discrete n ess
由LED或LED模块和电 子兀器件组合在一起， 具有一定功能并可维修 或拆卸的组合单兀。
LED元
组件
1-1
3
内量子
效率
inner qua ntum efficie nc y
有源区产生的光子数与 所注入有源区的电子-空穴对数之比。
内部量 子效率
磊芯片
1-0
9
发光二 极管芯 片
light-emi tting diode chip
具有PN结结构、有独立 正负电极、加电后可辐 射发光的分立半导体芯 片。
半导体制造技术地一些名词含义!
晶圆（Wafer）晶圆（Wafer）的生产由砂即（二氧化硅）开始，经由电弧炉的提炼还原成冶炼级的硅，再经由盐酸氯化，产生三氯化硅，经蒸馏纯化后，透过慢速分解过程，制成棒状或粒状的「多晶硅」。
一般晶圆制造厂，将多晶硅融解后，再利用硅晶种慢慢拉出单晶硅晶棒。
一支85公分长，重76.6公斤的8吋硅晶棒，约需2天半时间长成。
经研磨、拋光、切片后，即成半导体之原料晶圆片。
光学显影光学显影是在光阻上经过曝光和显影的程序，把光罩上的图形转换到光阻下面的薄膜层或硅晶上。
光学显影主要包含了光阻涂布、烘烤、光罩对准、曝光和显影等程序。
小尺寸之显像分辨率，更在 IC 制程的进步上，扮演着最关键的角色。
由于光学上的需要，此段制程之照明采用偏黄色的可见光。
因此俗称此区为黄光区。
干式蚀刻技术在半导体的制程中，蚀刻被用来将某种材质自晶圆表面上移除。
干式蚀刻（又称为电浆蚀刻）是目前最常用的蚀刻方式，其以气体作为主要的蚀刻媒介，并藉由电浆能量来驱动反应。
电浆对蚀刻制程有物理性与化学性两方面的影响。
首先，电浆会将蚀刻气体分子分解，产生能够快速蚀去材料的高活性分子。
此外，电浆也会把这些化学成份离子化，使其带有电荷。
晶圆系置于带负电的阴极之上，因此当带正电荷的离子被阴极吸引并加速向阴极方向前进时，会以垂直角度撞击到晶圆表面。
芯片制造商即是运用此特性来获得绝佳的垂直蚀刻，而后者也是干式蚀刻的重要角色。
基本上，随着所欲去除的材质与所使用的蚀刻化学物质之不同，蚀刻由下列两种模式单独或混会进行：1. 电浆内部所产生的活性反应离子与自由基在撞击晶圆表面后，将与某特定成份之表面材质起化学反应而使之气化。
如此即可将表面材质移出晶圆表面，并透过抽气动作将其排出。
2. 电浆离子可因加速而具有足够的动能来扯断薄膜的化学键，进而将晶圆表面材质分子一个个的打击或溅击（sputtering）出来。
化学气相沉积技术化学气相沉积是制造微电子组件时，被用来沉积出某种薄膜(film)的技术，所沉积出的薄膜可能是介电材料(绝缘体)(dielectrics)、导体、或半导体。
led外延片波长
led外延片波长【最新版】目录一、LED 外延片的概念与制作二、LED 外延片的波长与应用三、LED 外延片的发展趋势正文一、LED 外延片的概念与制作LED 外延片，全称为发光二极管外延片，是一种半导体材料，其主要作用是发光。
LED 外延片通常由 P 型半导体、N 型半导体以及连接两者的 PN 结构组成。
制作 LED 外延片的过程较为复杂，首先需要将衬底基片加热至适当温度，然后在其表面沉积外延气体反应的产物，形成外延层。
最后，将外延片经过后期制作加工，形成一颗一颗的小芯粒，这些小芯粒就是 LED 芯片。
二、LED 外延片的波长与应用LED 外延片的波长决定了其发光的颜色。
不同的波长对应着不同的颜色，如蓝光、绿光、红光等。
这些不同颜色的 LED 外延片被广泛应用于各种领域，如照明、显示屏、交通信号灯等。
例如，蓝光 LED 外延片通常用于白光 LED 的制造，因为蓝光与黄磷的混合可以产生白光。
而红光LED 外延片则常用于交通信号灯的制作，因为红光具有较好的穿透性，可以提高信号灯在恶劣天气条件下的可见性。
三、LED 外延片的发展趋势随着科技的不断发展，LED 外延片也在不断进步。
未来，LED 外延片的发展趋势主要体现在以下几个方面：1.提高发光效率：通过优化 LED 外延片的结构和材料，提高其发光效率，从而实现更高效的照明和显示效果。
2.提高发光稳定性：通过改进 LED 外延片的制作工艺，提高其发光稳定性，保证其在长期使用过程中不会出现明显的光衰减现象。
3.拓展应用领域：随着 LED 技术的不断发展，LED 外延片的应用领域将不断拓展，如医疗、农业、通信等。
4.实现全光谱发光：通过研制不同波长的 LED 外延片，实现全光谱发光，从而为人们提供更为舒适的照明环境。
总之，LED 外延片作为半导体照明产业的基石，其发展前景十分广阔。
半导体照明术语及定义(芯片外延片)
外延术语1、外延生长〔Epitaxy〕2、量子阱〔Quantum Well〕3、能带工程〔Energyband engineering〕4、半导体发光二极管〔Light Emitting Diode〕5、PN 结的击穿〔PN junction Striking〕6 、金属有机化学汽相沉淀积〔Metal Organic Chemical Vapor Deposition〕7、异质构造〔Heterogeneous Structure〕8、量子阱半导体激光器〔Quantum Well Laser〕9、超晶格〔Super Lattice〕InGaN AlGaN 铟镓氮 铝镓氮3、Hall ：霍尔测试仪，利用霍尔效应测量载流子〔对 n-GaN 载流子为电子，对p-GaN,载流子为空穴〕迁移率〔mobility 〕以及 Sheet Resistance ，分析时同构造假设有一样的掺杂〔Doping 〕，假设是量测的迁移率 mobility 较小，可以推想此构造有较多的缺陷〔Defects 〕。
Epitaxy ：外延制程〔垒晶〕GaP ：磷化镓n-GaN ：N 型氮化镓p-GaN ：P 型氮化镓GaAs ：砷化镓GaN ：氮化镓AlInGaP ：磷化铝镓铟〔铝铟镓磷〕 AlGaAs ：砷化铝镓〔铝镓砷〕Wafer ：晶片、外延片器1、XRD ：X 射线衍射仪，主 peak GaN 器2、PL ：荧光光谱仪〔或光致发光光谱仪〕，Peak 强度越强，FWHM 越窄，表示有较佳的 QW 。
4、SEM 〔Scanning Electron Microscopy 〕：扫描式电子显微镜，测量刻蚀深度、及刻蚀截面状况。
5、Microscope ：显微镜6、Differential Microscopy 〔Nikon-OPTI PHOT 〕：晶相〔金相〕显微镜，用以观测磊芯片外表的型态〔morphology 〕。
7、EDS ：能量分色散光谱仪，EDS 之仪器构造主要是由一个硅(锂)固态侦测器为核心，它是由硅单晶参杂锂原子而成的。
关于照明技术和光电半导体的术语和定义
已键合晶圆
通过将两个单独的硅基板的氧化表面溶凝（高温下）在一起形成的复合介质隔离基板。
Bonding
键合
将电线从封装引线连接至芯片（或晶粒）焊盘的步骤，是组装过程的一部分。结合热和超声能量将小直径金线或铝线粘合到焊盘区。
Breakdown voltage (VBR)
击穿电压 (VBR)
Centroid wavelength
质心波长
电磁（光）发射光谱的波长，其中一半能量波长较短，另一半能量波长较长。
CFD (Computional Fluid Dynamics) analysis
CFD（计算流体动力学）分析
公认的流体动力学方法，目的在于通过数值法解决流体动力学问题。
Charge Carrier
ASCII（美国信息交换标准代码）
基于英文字母表顺序的字符编码方案，代表电脑和其他通信设备中的文本。ASCII 定义了 128 个字符。
ASIC (Application Specific Integrated Circuit)
ASIC（专用集成电路）
定制仅用于一个特殊用途的集成电路 (IC)。（现代 ASIC 通常基于 32 位微处理器，存储块包含 ROM、RAM、EEPROM、闪存和其它电子元件。）
有源矩阵液晶显示器 (AMLCD)
有源矩阵显示器由以下材料组成：一块装有薄膜晶体管 (TFT) 的背面玻璃基板和一块带色彩过滤板的前面玻璃基板形成夹层，中间填充液晶 (LC) 材料。背面基板上的薄膜晶体管阵列连接到电子驱动器，电子驱动器则从连接到主系统的电脑芯片接收脉冲。每个 TFT 均用作激活像素的通断开关，迫使液晶体扭曲以允许光通过并在显示器上形成图像。
关于照明技术和光电半导体的术语和定义
半导体照明术语对照表
磊晶
量子阱
quantum well
组分不同或掺杂不同的半导体超薄层材料交 量子井 替排列形成载流子势垒或势阱，并且具有量 子效应的材料结构。
单量子阱
single quantum well 只有一个量子阱的材料结构。
單層量子井
多量子阱
multi-quantum well 包含多个单量子阱的材料结构。
多層量子井
双异质结
double heterojunction
包含两个异质结的异质结构。
雙異質接面
3-10 图形化衬底
graphical substrate 在外延生长前，采用蚀刻的方法，在表面形 圖形化基板 成一定图案的衬底。
3
海峡两岸半导体照明术语对照表
序号
大陆术语
四、芯片（工艺） 4-01 湿法蚀刻
4-02 干法蚀刻
逸出 LED 结构的光子数与有源区产生的光子 出光效率 数之比。
注入 LED 的电子-空穴对数与注入有源区的电 注入效率 子-空穴对数之比。
逸出 LED 结构的光子数与注入 LED 的电子-空 外部量子效率 穴对数之比，等于内量子效率与出光效率和 注入效率的乘积。
2-01 单色光 LED
monochromatic light 发出单一颜色光的 LED，有红色、绿色、蓝色、 單色 LED
4-03 曝光
4-04 4-05
烘胶 蒸镀
4-06 激光剥离
4-07 4-08
欧姆接触 氧化铟锡电极
4-09 4-10
衬底转移； 金属键合
金属反射层
4-11 同侧电极结构
4-12 垂直电极结构
4-13 承载基板
4-14 4-15
表面粗化 正装芯片
半导体照明术语及定义
外延术语1外延生长（Epitaxy）在单晶衬底上沿其表面提供的择优位置延续性生长具有特定晶面的单晶薄层的方法。
根据衬底和外延层的化学成分，可分为同质外延和异质外延。
从反应机理上，又有利用化学反应的外延生长和利用物理化学辻程的外延生长Z分。
按生长过程中相变的方式，可分为气相外延、液相外延和固相外延。
外延生长的温度通常远低干外延层物质的熔点，因而有利于荻得高純度.低缺陷密度的材料，以及具有高熔点、高离解医的材料。
通过外延生长’可以制备由单原千（分千）层刮百微米量级厚度的单晶薄层，以及超晶格、量千阱等复杂的结构。
外延生长在半导体材料的研制中获得了广泛的应用，并满足了多种多样的电手器件和光电干雜件的需甌在半导体器件的工业生产中，主宴来用气相外延和液相外延。
分千東外延-化学東外延和金属有机化学气相沉积，己成为生长半导体超晶格.童千阱等异质结构的主要手段。
外延生长拽术，还甲千高临界温度超导体"氧化物铁电体等多种功能薄膜材料的研究，旨在为改善器件性能和开发新器件提供所需的材料在宣千力学中能够形成分立能级的原千、分子势场。
人工制备的莹千阱结构是采用分子束外延等枝术生长的。
当组分不同或掺杂不同的半导体超薄层材料交替排列时*就形戒了量千阱结构，两种材料分别为勢阱层和势垒层。
势阱层的厚度可以与电千的德布罗意波长相比（iw童级）,而势垒层的厚度稍大一些。
在势阱中形成一系列由勢阱的厚度、深度和載流千的有效质量决定的分立能级'具有一个势阱的结构是单童千阱结构（阴甲）；具有多个势阱的结构是多童千阱结构（m）°在劣量子阱结构中，势垒层的厚度足骼大，旨在避免相邻势阱内的电子波函数相互辎合。
在童干阱结构中］电手沿超薄层生长方向的运动受到约束；而在垂直干生长方向仍然是自由运动的。
因此，电千运动是二维或准二维的，电子的狀态密度为常数。
考虑到不同能级形咸的千能带的贡献，电千的状态密度是阶梯状的c 1974年，丁勒（L Dingle）等人首先在GaWA LG血单宣千阱的吸收光谱实脸中证实了対幢千限制效应#此外，在宣千阱结构中，由电千空穴对组成的激子具有准二维的特性，激干的東缚能和振子强度均比在体材料内大得多。
半导体行业术语
半导体行业术语1 Active Area 主动区（工作区）主动晶体管（ACTIVE TRANSISTOR）被制造的区域即所谓的主动区（ACTIVE AREA）。
在标准之MOS制造过程中ACTIVE AREA是由一层氮化硅光罩即等接氮化硅蚀刻之后的局部场区氧化所形成的，而由于利用到局部场氧化之步骤，所以AC TIVE AREA会受到鸟嘴（BIRD’S BEAK）之影响而比原先之氮化硅光罩所定义的区域来的小，以长0.6UM之场区氧化而言，大概会有0.5UM之BIRD’S BEAK存在，也就是说ACTIVE ARE A比原在之氮化硅光罩所定义的区域小0.5UM。
2 ACTONE 丙酮1. 丙酮是有机溶剂的一种，分子式为CH3COCH3。
2. 性质为无色，具刺激性及薄荷臭味之液体。
3. 在FAB内之用途，主要在于黄光室内正光阻之清洗、擦拭。
4.对神经中枢具中度麻醉性，对皮肤黏膜具轻微毒性，长期接触会引起皮肤炎，吸入过量之丙酮蒸汽会刺激鼻、眼结膜及咽喉黏膜，甚至引起头痛、恶心、呕吐、目眩、意识不明等。
5. 允许浓度1000PPM。
3 ADI 显影后检查1.定义：After Developing Inspection 之缩写2.目的：检查黄光室制程；光阻覆盖→对准→曝光→显影。
发现缺点后，如覆盖不良、显影不良…等即予修改，以维护产品良率、品质。
3.方法：利用目检、显微镜为之。
4 AEI 蚀刻后检查1. 定义：AEI即After Etching Inspection，在蚀刻制程光阻去除前及光阻去除后，分别对产品实施全检或抽样检查。
2.目的：2-1提高产品良率，避免不良品外流。
2-2达到品质的一致性和制程之重复性。
2-3显示制程能力之指针2-4阻止异常扩大，节省成本3.通常AEI检查出来之不良品，非必要时很少作修改，因为重去氧化层或重长氧化层可能造成组件特性改变可靠性变差、缺点密度增加，生产成本增高，以及良率降低之缺点。
LED外延片
全球发展情况
目前全球形成了以美国、亚洲、欧洲为主导的三足鼎立的产业 格局，并呈现出以日、美、德为产业龙头，中国台湾、韩国紧随其 后，中国大陆、马来西亚等国家和地区积极跟进的梯队分布。
其中日本LED技术实力最强，掌握了高端LED市场；欧美作为 传统照明的强势区域，其先进的照明应用技术一直是全球的先锋代 表；中国由于近年来产业发展快速，已成为全球重要的LED生产基 地。
LED芯片 LED封装 LED应用
什么叫LED外延片？
LED外延片生长的基本原理是：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InGaAlP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。
LED外延片衬底材料选择特点：
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二种，即蓝宝石Al2O3和碳化硅 SiC衬底。
双气流MOCVD生长GaN装置
半导体的概念
三、产业现状及发展趋势——全球发展情况
2014年，全球LED市场规模快速增长。据统计，全球LED市场规模 达到196亿美元，比2013年的145亿美元增长35.17%，是近五年来 的最高增速。背光源和照明（尤其是家用照明）必将推动LED整个 行业的技术创新和规模扩大图。2010-2014 年全球LED 市场规模和增长率情况
什么是外延片
1.外延片指的是在衬底上生长出的半导体薄膜,薄膜主要由P型，量子阱，N型三个部分构成。
现在主流的外延材料是氮化镓(GaN),衬底材料主要有蓝宝石，硅，碳化硅三种，量子阱一般为5个，通常用的生产工艺为金属有机物气相外延(MOCVD)。
这是LED产业的核心部分，需要较高的技术以及较大的资金投入(一台MOCVD一般要好几千万)。
2.外延片的检测一般分为两大类:一是光学性能检测，主要参数包括工作电压，光强，波长范围，半峰宽，色温，显色指数等等，这些数据可以用积分球测试。
二是可靠性检测，主要参数包括光衰，漏电，反压，抗静电，I-V曲线等等，这些数据一般通过老化进行测试。
3.需要指出的是，并没有白光LED芯片，只有白光LED灯珠/管，即需要进行封装才能获得白光小LED灯，也叫灯珠，管子。
白光LED一般通过两种途径获得：一是通过配光，将红绿蓝三色芯片进行配比封装获得白光LED.二是通过荧光粉转换蓝光LED，从而获得白光LED.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）。
技术：LED芯片16种衬底、外延及芯片结构分析
技术：LED芯片16种衬底、外延及芯片结构分析【中国知网】近几年LED技术发展迅速，取得衬底、外延及芯片核心技术突破性进展。
1图形化衬底LED外延现阶段普遍使用图形化衬底（PSS），PSS目前分为微米级PSS和纳米级nPSS，微米级PSS有各种形状图形，图形高度一般1.1~1.6μm，园直径2.5~3μm，周期约4μm，采用光微投影及电浆干式蚀刻技术，一般可提高光效30~40%。
nPSS一般采用纳米压印技术，图形大小约260nm，周期约460nm，一般可提高光效70%左右。
（1）nPSS衬底对纳米模板及衬底平行度要求苛刻，nPSS优点：LED更高发光效率，均匀性更好，成本低。
如在蓝宝石衬底上用纳米压印光刻获周期为450nm园孔的六角形阵列，使绿光LED输出光功率是原来的三倍。
（2）纳米柱PSS英国塞伦公司的新技术，在蓝宝石衬底上采用独特的纳米光刻技术，形成表面的纳米柱，在此衬底上外延生长可缓解应力85%，从而大幅度减少缺陷，可提高发光亮度达80~120%，LED光效的产业化水平达200lm/w，并改善Droop效应，衰减减缓约30%。
小结：PSS能较大提高LED发光效率，特别是纳米级nPSS能更大提升LED发光效率，PSS是现阶段LED核心技术的发展趋势。
对PSS在降低成本方面有不同看法。
2同质衬底同质衬底是以GaN作衬底，生长GaN衬底有多种方法，一般采用HVPE（氢化物气相外延）或钠流法，生产GaN衬底要很好解决残留应力和表面粗糙问题，衬底厚度约400~500μm，现可产业化。
GaN衬底的优点：位错密度低（105~106个/cm2），内量子效率可达80%以上，生长时间短约2小时，节省大量原材料，可大幅度降低成本。
（1）实现高亮度LED丰田合成采用c面GaN衬底生长LED芯片，其面积为1mm2，可实现400lm光通量。
（2）HVPE生长GaN衬底产业化三菱化学、住友电工、日立电线等公司采用HVPE法生长GaN衬底，厚度450μm左右，位错密度（106~107个/cm2），三菱化学近期宣布可提供6″GaN衬底，并计划2015年将成本降至目前的十分之一。
LED外延片及芯片LED行业核心部件行业概况
含有汞成分。
1.3 LED特点
• （9) 响应时间短：适应频繁开关以及高频运作的场 合。
• 影响LED产业发展最重大的变化，是高亮度白光 LED的发明。自2019年白光LED发明后，专家对白 光LED进入普通照明领域的可能进行了研究。作为 光源，LED优势体现在三个方面：节能、环保和长 寿命。LED不依靠灯丝发热来发光，能量转化效率 非常高，理论上可以达到白炽灯10%的能耗，相比 萤光灯，LED也可以达到50%的节能效果。在使用 寿命方面，LED采用固体封装，结构牢固，寿命达 10万小时，是萤光灯的10倍，白炽灯的100倍。在 环保方面，用LED交替萤光灯，避免了萤光灯管破 裂外溢汞的二次污染。
• 欧、美、日在新技术或新产品的研发均领先其它各国厂商， 日系大厂的利基在蓝光、白光等技术领先，欧美大厂的优 势则是产业垂直整合最为完整，并以高端应用产品市场为 主。目前全球HB-LED(高亮度LED)产业中，Nichia(日本 日亚)、Agilent/LumiLeds(美国与德国合资)、OSRAM Opto Semicondutors（德国）、ToyadaGosei（日本）以 及中国台湾的一些工厂都拥有不同领域的技术及专利优势。
1.4.3 LED下游产业
• 图1：LED下游应用产业份额
1.4.3 LED下游产业
• 从下游需求来看，2009 年我国的LED 需求 集中在景观装饰照明和显示屏领域，二者 的产值占国内LED 产值的43.33%。随着 LCD TV（可以接受TV信号的液晶显示器） 和照明市场的启动，国内LED 产值结构将 发生变化。2019-2019 年LCD TV 和照明将 主导LED 下游需求。（数据来源：南京证 券）
LED术语和实际应用指南 外延生长(epitaxial growth)
LED 术语和实际应用指南外延生长（epitaxial
growth）
在基片上生长结晶轴相互一致的结晶层的技术。
用于制作没有杂质和缺
陷的结晶层。
包括在基片上与气体发生反应以积累结晶层的VPE（气相生长）法、以及与溶液相互接触以生长结晶相的LPE（液相生长）法等。
蓝色LED、白色LED 以及蓝紫色半导体激光器等GaN 类发光元件一般采用VPE 法之一的MOCVD（MetalOrganicChemicalVaporDeposition）法进行生产。
MOCVD 采用有机金属气体等作为原料。
蓝色LED 在蓝宝石基片和SiC 基片上，蓝紫色半导体激光器在GaN 基片上使用MOCVD 装置使得GaN 类半导体层形成外延生长。
“404专利”的内容
中村修二提出专利权归属问题而进行诉讼的“404专利”，是将原料气
体封入蓝宝石底板表面附近的方式之一。
在生长GaN 类半导体膜的底板（蓝宝石底板等）表面沿水平方向通入原料气体，同时为了将原料气体固定在底
板表面，沿垂直方向向底板表面通入非活性气体。
（根据专利公报上刊登的图制作）
中村修二就其在日亚化学工业工作时所发明专利的“正当价格”与日亚。
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外延术语1、外延生长（Epitaxy）2、量子阱（Quantum Well）3、能带工程（Energyband engineering）4、半导体发光二极管（Light Emitting Diode）5、PN结的击穿（PN junction Striking）6 Deposition）7、异质结构（Heterogeneous Structure）8、量子阱半导体激光器（Quantum Well Laser）9、超晶格（Super Lattice）EpitaxyGaP：磷化镓n-GaN：N型氮化镓p-GaN：P型氮化镓GaAs：砷化镓GaN：氮化镓AlInGaP：磷化铝镓铟（铝铟镓磷）AlGaAs：砷化铝镓（铝镓砷）InGaN 铟镓氮AlGaN 铝镓氮Wafer：晶片、外延片分析仪器1、XRD：X射线衍射仪，主peak GaN分析仪器2、PL：荧光光谱仪（或光致发光光谱仪），Peak强度越强，FWHM越窄，表示有较佳的QW。
3、Hall：霍尔测试仪，利用霍尔效应测量载流子（对n-GaN载流子为电子，对p-GaN,载流子为空穴）迁移率（mobility）以及Sheet Resistance，分析时同结构若有相同的掺杂（Doping），若是量测的迁移率mobility较小，可以推测此结构有较多的缺陷（Defects）。
4、SEM（Scanning Electron Microscopy）：扫描式电子显微镜，测量刻蚀深度、及刻蚀截面状况。
5、Microscope：显微镜6、Differential Microscopy（Nikon-OPTI PHOT）：晶相（金相）显微镜，用morphology）。
7、EDS EDS之仪器构造主要是由一个硅(锂)固态侦测器为核心，它是由硅单晶参杂锂原子而成的。
8、：金属有机化学汽相9、TEM10、SIMS：二次离子质谱仪，测量每层的掺杂状况，可测量P-GaN以及N-GaN的掺杂状况，以及掺杂载子的浓度以及扩散距离等测量。
芯片（Chip）1、LED（Light Emitting Diode）：发光二极管2、reverse mounting type 薄芯片LED：反向粘着型薄芯片LED（倒装芯片）3、GaN LED：氮化镓发光二极管4、UV LED：紫外线二极管（紫外发光二极管）5、Chip Processing：芯片制程6、7、Photoresist很硬而不溶解于腐蚀剂。
其作用是将Pattern上传递到Wafer上的一种介质。
其分为正光阻和负光阻。
（第13条与此条合并）8、Etching：蚀刻9、程前所沈沉积的薄膜，把没有被光阻覆盖及保护的部分，利用化学溶液与芯片表面产生氧化还原作用的化学反应的方式加以去除，以完成转移光罩图案（掩膜版图形）到薄膜上面的目的。
10、Dry Etching11、Evaporation：蒸镀，利用电子枪所射出的电子束轰击待镀材料，将高能电子射束的动能转化为熔化待镀材料的热能，使其局部熔化。
12、blue tape（蓝膜）把金属弄走。
14、Mask是一石英玻璃，上面會鍍上一層影像。
(e.g. TCL,p-pad, n-pad)15、Photoresist Coating16、Soft Bake：软烤，其主要目的是通过Soft Bake将光阻中的溶剂蒸发，并控制光阻的敏感度和将来的线宽，同时也将光阻中的残余内应力释放。
17、Hard Bake：硬烤，是通过烘烤使显影完成后残留在Wafer上的显影液蒸发，并且固化显影完成之后的光阻的图形的过程。
18、Exposure：曝光，是将涂布在Wafer表面的光阻感光的过程，同时将光罩（掩膜版）上的图形传递到Wafer上的过程。
19、PEB（Post Exposure Bake）：是在曝光结束后对光阻进行控制精密的Bake的过程。
其目的在于使被曝光的光阻进行充分的化学反应，以使被曝光的图形均匀化。
20、Development：显影，类似于洗照片，是将曝光完成的Wafer进行成象的过程，通过这个过程，成象在光阻上的图形被显现出来。
21、Nozzle：喷嘴22、BARC（Bottom Anti Reflective Coating）：是被涂布在光阻下面的一层减少光的反射的物质。
23、TARC（Top Anti Reflective Coating）：是被涂布在光阻上表面的一层减少光的反射的物质。
24、Iline：曝光过程中用到的光，由Mercury Lamp(汞灯)产生，其波长为365nm，其波长较长，因此曝光完成后图形的分辨率较差，可应用在次重要的层次。
25、DUV：曝光过程中用到的深紫外光，其波长为248nm，其波长较短，因此曝光完成后的图形分辨率较好，用于较为重要的制程中。
26、Exposure Field：曝光区域，一次曝光所能覆盖的区域。
27、Stepper：一种曝光机，其曝光动作为Step by step形式,一次曝整個exposurefield,一個一個曝過去。
28、Scanner：一种曝光机，其曝光动作为Scanning and step形式, 在一個exposure field曝光時, 先Scan完整個field, Scan完後再移到下一個field。
29、Energy：曝光量30、Focus：焦距31、Reticle Mask，曝光过程中的原始图形的载体，通过曝光过程，这些图形的信息将被传递到芯片上。
32、上为了防止灰塵(dust)或者微塵粒子(Particle)落33、0.18微米以下的Poly,Metal layer就是OPC34、PSM (Phase Shift Mask)：不同于Cr mask, 利用相位干涉原理成象，目前大都应用在contact layer以及较小CD的Critical layer（如AA，POLY，METAL135、CR Mask只是利用光訊0與1干涉成像,主要應用在較不Critical 的layer36、Track：Photo制程中一系列步骤的组合，其包括：Wafer的前、后处理，Coating(上光阻)，和Develop(显影)等过程。
37、Wafer Edge Exposure（WEE）：由于Wafer边缘的光阻通常会涂布的不均匀，因此一般不能得到较好的图形，而且有时还会因此造成光阻peeling而影响其它部分的图形，因此将Wafer Edge的光阻曝光，进而在显影的时候将其去除，这样便可以消除影响。
38、Post Exposure Bake（PEB）：其功能在于可以得到质量较好的图形。
（消除standing waves）39、Overlay：迭对测量仪40、ADI CD（After Develop Inspection Critical Dimension）：曝光和显影完成之后，通过ADI机台对所产生的图形的定性检查，看其是否正常；光罩图案（掩膜版图形）中最小的线宽。
曝光过后，它的图形也被复制在Wafer 上，通常如果这些最小的线宽能够成功的成象，同时曝光的其它的图形也能够成功的成象。
因此通常测量CD的值来确定process的条件是否合适。
41、CD-SEM：扫描电子显微镜，是一种测量用的仪器，通常可以用于测量CD以及观察图案。
42、RTMS (Reticle Management System) 用于trace光罩（掩膜版）的History,Status,Location,and Information以便于光罩（掩膜版）管理。
43、TRACK：涂胶显影机44、Sanner：扫描曝光机45、NA：曝光机的透镜的数值孔径;值. 最大是1; 先进的曝光机的NA 在0.5 ---0.85之间。
46、k1*Lamda/NA：分辨率47、Lamda：用于曝光的光波长48、SEM(Scan Electronic Microscope)：扫描电子显微镜，光刻部常用的也称道CD SEM，用它来测量CD。
49、Die：一个功能完整的芯片，一个Die也叫一个Chip，一个Field可包含多个Die50、Foundation：底座51、pellicle：透明膜52、cleanroom：超净室53、Pattern：图形，通常是指掩膜版上的图形54、DOF（Depth Of Focus）：也叫与照相中所说的景深相似.55、Image Plan：像平面56、In Focus：重合57、Resin；树脂58、Photosensitizer：光敏剂59、Solvent：溶剂60、Additives：添加61、PAC(Photo Active Compound)62、PECVD：等离子体增强化学气相淀积仪（台）63、RIE：等离子刻蚀反应离子蚀刻机64、RTP：快速退火炉65、Sapphire：蓝宝石66、Bonding :邦定，蜡打在陶瓷板中心,将写有芯片编号的纸放在蜡上 ,再打蜡在纸上,将芯片背面朝上放在蜡上, 芯片平边与编号纸平边相吻合，将下面的空气压出。
陶瓷板放在电热板上,加热到105-110℃。
67、Grinding：研磨，把sapphire用蜡焊方法固定在陶瓷板上，再将陶瓷板装在硏磨机的驱动器，启动真空掣吸住陶瓷板。
68、69、Scribe70、Break：崩裂71、Pick die：选取晶粒72、Sort:分选73、Bin:类别74、ICP-RIE：感应耦合等离子体-反应离子刻蚀76、E-beam evaporator：电子束蒸发台77、Sputter：溅射78、Probing：探测79、Dominant Wavelength：主波长Peak Wavelength：峰值波长80、Forward Voltage：正向电压81、Leakage current：漏电电流/反向电流82、Intensity(mcd)；光强。