LED芯片制作不可不知的襯底知識

　　外延片的生產(chǎn)制作過程是非常復雜，展完外延片，接下來就在每張外延片隨意抽取九點做測試，符合要求的就是良品，其它為不良品（電壓偏差很大，波長偏短或偏長等）。良品的外延片就要開始做電極（P極，N極），接下來就用激光切割外延片，然后百分百分撿，根據(jù)不同的電壓，波長，亮度進行全自動化分檢，也就是形成LED晶片（方片）。然后還要進行目測，把有一點缺陷或者電極有磨損的，分撿出來，這些就是后面的散晶。此時在藍膜上有不符合正常出貨要求的晶片，也就自然成了邊片或毛片等。不良品的外延片（主要是有一些參數(shù)不符合要求），就不用來做方片，就直接做電極（P極，N極），也不做分檢了，也就是目前市場上的LED大圓片（這里面也有好東西，如方片等）。

　　半導體制造商主要用拋光Si片（PW）和外延Si片作為IC的原材料。20世紀80年代早期開始使用外延片，它具有標準PW所不具有的某些電學特性并消除了許多在晶體生長和其后的晶片加工中所引入的表面/近表面缺陷。

　　歷史上，外延片是由Si片制造商生產(chǎn)并自用，在IC中用量不大，它需要在單晶Si片表面上沉積一薄的單晶Si層。一般外延層的厚度為2~20μm，而襯底Si厚度為610μm（150mm直徑片和725μm（200mm片）。

　　外延沉積既可（同時）一次加工多片，也可加工單片。單片反應器可生產(chǎn)出質(zhì)量最好的外延層（厚度、電阻率均勻性好、缺陷少）;這種外延片用于150mm“前沿”產(chǎn)品和所有重要200mm產(chǎn)品的生產(chǎn)。

　　外延產(chǎn)品

　　外延產(chǎn)品應用于4個方面，CMOS互補金屬氧化物半導體支持了要求小器件尺寸的前沿工藝。CMOS產(chǎn)品是外延片的最大應用領域，并被IC制造商用于不可恢復器件工藝，包括微處理器和邏輯芯片以及存儲器應用方面的閃速存儲器和DRAM（動態(tài)隨機存取存儲器）。分立半導體用于制造要求具有精密Si特性的元件。“奇異”（exoTIc）半導體類包含一些特種產(chǎn)品，它們要用非Si材料，其中許多要用化合物半導體材料并入外延層中。掩埋層半導體利用雙極晶體管元件內(nèi)重摻雜區(qū)進行物理隔離，這也是在外延加工中沉積的。

　　目前，200mm晶片中，外延片占1/3.2000年，包括掩埋層在內(nèi)，用于邏輯器件的CMOS占所有外延片的69%，DRAM占11%，分立器件占20%.到2005年，CMOS邏輯將占55%，DRAM占30%，分立器件占15%.

　　LED外延片--襯底材料

　　襯底材料是半導體照明產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展的基石。不同的襯底材料，需要不同的外延生長技術、芯片加工技術和器件封裝技術，襯底材料決定了半導體照明技術的發(fā)展路線。襯底材料的選擇主要取決于以下九個方面：

　　1、結構特性好，外延材料與襯底的晶體結構相同或相近、晶格常數(shù)失配度小、結晶性能好、缺陷密度小

　　2、界面特性好，有利于外延材料成核且黏附性強

　　3、化學穩(wěn)定性好，在外延生長的溫度和氣氛中不容易分解和腐蝕

　　4、熱學性能好，包括導熱性好和熱失配度小

　　5、導電性好，能制成上下結構

　　6、光學性能好，制作的器件所發(fā)出的光被襯底吸收小

　　7、機械性能好，器件容易加工，包括減薄、拋光和切割等

　　8、價格低廉

　　9、大尺寸，一般要求直徑不小于2英寸。

　　襯底的選擇要同時滿足以上九個方面是非常困難的。所以，目前只能通過外延生長技術的變更和器件加工工藝的調(diào)整來適應不同襯底上的半導體發(fā)光器件的研發(fā)和生產(chǎn)。用于氮化鎵研究的襯底材料比較多，但是能用于生產(chǎn)的襯底目前只有三種，即藍寶石Al2O3和碳化硅SiC襯底以及Si襯底。

　　評價襯底材料必須綜合考慮下列因素：

　　1.襯底與外延膜的結構匹配：外延材料與襯底材料的晶體結構相同或相近、晶格常數(shù)失配小、結晶性能好、缺陷密度低;

　　2.襯底與外延膜的熱膨脹系數(shù)匹配：熱膨脹系數(shù)的匹配非常重要，外延膜與襯底材料在熱膨脹系數(shù)上相差過大不僅可能使外延膜質(zhì)量下降，還會在器件工作過程中，由于發(fā)熱而造成器件的損壞;

　　3.襯底與外延膜的化學穩(wěn)定性匹配：襯底材料要有好的化學穩(wěn)定性，在外延生長的溫度和氣氛中不易分解和腐蝕，不能因為與外延膜的化學反應使外延膜質(zhì)量下降;

　　4.材料制備的難易程度及成本的高低：考慮到產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要，襯底材料的制備要求簡潔，成本不宜很高。襯底尺寸一般不小于2英寸。