LED外延片

LED外延片的寫(xiě)法

LED外延片介紹

目前LED外延片生長(zhǎng)技術(shù)主要采用有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積方法，這種方法的引用是基于LED外延生長(zhǎng)基本原理，LED外延生長(zhǎng)的基本原理是在一塊加熱至適當(dāng)溫度的襯底基片（主要有藍(lán)寶石和SiC，Si）上，氣態(tài)物質(zhì)In,Ga,Al,P有控制的輸送到襯底表面，生長(zhǎng)出特定單晶薄膜。

生產(chǎn)制作

LED外延片的生產(chǎn)制作過(guò)程是非常復(fù)雜，展完外延片，接下來(lái)就在每張外延片隨意抽取九點(diǎn)做測(cè)試，符合要求的就是良品，其它為不良品（電壓偏差很大，波長(zhǎng)偏短或偏長(zhǎng)等）。LED良品的外延片就要開(kāi)始做電極（P極，N極），接下來(lái)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(zhǎng)，亮度進(jìn)行全自動(dòng)化分檢，也就是形成led晶片（方片）。然后還要進(jìn)行目測(cè)，把有一點(diǎn)缺陷或者電極有磨損的，分撿出來(lái)，這些就是后面的散晶。此時(shí)在藍(lán)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(lái)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(chǎng)上的LED大圓片（這里面也有好東西，如方片等）。

半導(dǎo)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(jì)80年代早期開(kāi)始使用外延片，它具有標(biāo)準(zhǔn)PW所不具有的某些電學(xué)特性并消除了許多在晶體生長(zhǎng)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(shí)）一次加工多片，也可加工單片。單片反應(yīng)器可生產(chǎn)出質(zhì)量的外延層（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)。

LED外延產(chǎn)品應(yīng)用于4個(gè)方面，CMOS互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體支持了要求小器件尺寸的前沿工藝。CMOS產(chǎn)品是外延片的應(yīng)用領(lǐng)域，并被IC制造商用于不可恢復(fù)器件工藝，包括微處理器和邏輯芯片以及存儲(chǔ)器應(yīng)用方面的閃速存儲(chǔ)器和DRAM（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）。分立半導(dǎo)體用于制造要求具有精密Si特性的元件?！捌娈悺保╡xotic）半導(dǎo)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(dǎo)體材料并入外延層中。掩埋層半導(dǎo)體利用雙極晶體管元件內(nèi)重?fù)诫s區(qū)進(jìn)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[%]。

工藝流程

襯底-結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-緩沖層生長(zhǎng)-N型GaN層生長(zhǎng)-多量子阱發(fā)光層生-P型GaN層生長(zhǎng)-退火-檢測(cè)（光熒光、X射線）-外延片

外延片-設(shè)計(jì)、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(jí)

具體介紹如下：

固定：將單晶硅棒固定在加工臺(tái)上。

切片：將單晶硅棒切成具有精確幾何尺寸的薄硅片。此過(guò)程中產(chǎn)生的硅粉采用水淋，產(chǎn)生廢水和硅渣。

退火：雙工位熱氧化爐經(jīng)氮?dú)獯祾吆?，用紅外加熱至300~500℃，硅片表面和氧氣發(fā)生反應(yīng)，使硅片表面形成二氧化硅保護(hù)層。

倒角：將退火的硅片進(jìn)行修整成圓弧形，防止硅片邊緣破裂及晶格缺陷產(chǎn)生，增加磊晶層及光阻層的平坦度。此過(guò)程中產(chǎn)生的硅粉采用水淋，產(chǎn)生廢水和硅渣。

分檔檢測(cè)：為保證硅片的規(guī)格和質(zhì)量，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。此處會(huì)產(chǎn)生廢品。

研磨：用磨片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(dá)到一個(gè)拋光過(guò)程可以處理的規(guī)格。此過(guò)程產(chǎn)生廢磨片劑。

清洗：通過(guò)有機(jī)溶劑的溶解作用，結(jié)合超聲波清洗技術(shù)去除硅片表面的有機(jī)雜質(zhì)。此工序產(chǎn)生有機(jī)廢氣和廢有機(jī)溶劑。

RCA清洗：通過(guò)多道清洗去除硅片表面的顆粒物質(zhì)和金屬離子。

具體工藝流程如下：

SPM清洗：用H2SO4溶液和H2O2溶液按比例配成SPM溶液，SPM溶液具有很強(qiáng)的氧化能力，可將金屬氧化后溶于清洗液，并將有機(jī)污染物氧化成CO2和H2O。用SPM清洗硅片可去除硅片表面的有機(jī)污物和部分金屬。此工序會(huì)產(chǎn)生硫酸霧和廢硫酸。

DHF清洗：用一定濃度的氫氟酸去除硅片表面的自然氧化膜，而附著在自然氧化膜上的金屬也被溶解到清洗液中，同時(shí)DHF抑制了氧化膜的形成。此過(guò)程產(chǎn)生氟化氫和廢氫氟酸。

APM清洗：APM溶液由一定比例的NH4OH溶液、H2O2溶液組成，硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜（約6nm呈親水性），該氧化膜又被NH4OH腐蝕，腐蝕后立即又發(fā)生氧化，氧化和腐蝕反復(fù)進(jìn)行，因此附著在硅片表面的顆粒和金屬也隨腐蝕層而落入清洗液內(nèi)。此處產(chǎn)生氨氣和廢氨水。

HPM清洗：由HCl溶液和H2O2溶液按一定比例組成的HPM，用于去除硅表面的鈉、鐵、鎂和鋅等金屬污染物。此工序產(chǎn)生氯化氫和廢鹽酸。

DHF清洗：去除上一道工序在硅表面產(chǎn)生的氧化膜。磨片檢測(cè)：檢測(cè)經(jīng)過(guò)研磨、RCA清洗后的硅片的質(zhì)量，不符合要求的則從新進(jìn)行研磨和RCA清洗。

腐蝕A/B：經(jīng)切片及研磨等機(jī)械加工后，晶片表面受加工應(yīng)力而形成的損傷層，通常采用化學(xué)腐蝕去除。腐蝕A是酸性腐蝕，用混酸溶液去除損傷層，產(chǎn)生氟化氫、NOX和廢混酸；腐蝕B是堿性腐蝕，用氫氧化鈉溶液去除損傷層，產(chǎn)生廢堿液。本項(xiàng)目一部分硅片采用腐蝕A，一部分采用腐蝕B。分檔監(jiān)測(cè)：對(duì)硅片進(jìn)行損傷檢測(cè)，存在損傷的硅片重新進(jìn)行腐蝕。

粗拋光：使用一次研磨劑去除損傷層，一般去除量在10~20um。此處產(chǎn)生粗拋廢液。

精拋光：使用精磨劑改善硅片表面的微粗糙程度，一般去除量1um以下，從而的到高平坦度硅片。產(chǎn)生精拋廢液。

檢測(cè)：檢查硅片是否符合要求，如不符合則從新進(jìn)行拋光或RCA清洗。檢測(cè)：查看硅片表面是否清潔，表面如不清潔則從新刷洗，直至清潔。

包裝：將單晶硅拋光片進(jìn)行包裝。

芯片到制作成小芯片之前，是一張比較大的外延片，所以芯片制作工藝有切割這快，就是把外延片切割成小芯片。它應(yīng)該是LED制作過(guò)程中的一個(gè)環(huán)節(jié)

LED晶片的作用：

LED晶片為L(zhǎng)ED的主要原材料，LED主要依靠晶片來(lái)發(fā)光。

LED晶片的組成：主要有砷(AS)鋁(AL)鎵(Ga)銦(IN)磷(P)氮(N)鍶(Ｓi)這幾種元素中的若干種組成。

LED晶片的分類

1、按發(fā)光亮度分：

A、一般亮度：R﹑H﹑G﹑Y﹑E等

B、高亮度：VG﹑VY﹑SR等

C、超高亮度：UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE等

D、不可見(jiàn)光(紅外線)：R﹑SIR﹑VIR﹑HIR

E、紅外線接收管：PT

F、光電管：PD

2、按組成元素分：

A、二元晶片(磷﹑鎵)：H﹑G等

B、三元晶片（磷﹑鎵﹑砷）：SR﹑HR﹑UR等

C、四元晶片(磷﹑鋁﹑鎵﹑銦)：SRF﹑HRF﹑URF﹑VY﹑HY﹑UY﹑UYS﹑UE﹑HE、UG

LED晶片特性表：

LED晶片型號(hào)發(fā)光顏色組成元素波長(zhǎng)（nm）晶片型號(hào)發(fā)光顏色組成元素波長(zhǎng)（nm）

SBI藍(lán)色lnGaN/sic430HY超亮黃色AlGalnP595

SBK較亮藍(lán)色lnGaN/sic468SE高亮桔色GaAsP/GaP610

DBK較亮藍(lán)色GaunN/Gan470HE超亮桔色AlGalnP620

SGL青綠色lnGaN/sic502UE最亮桔色AlGalnP620

DGL較亮青綠色LnGaN/GaN505URF最亮紅色AlGalnP630

DGM較亮青綠色lnGaN523E桔色GaAsP/GaP635

PG純綠GaP555R紅色GAaAsP655

SG標(biāo)準(zhǔn)綠GaP560SR較亮紅色GaA/AS660

G綠色GaP565HR超亮紅色GaAlAs660

VG較亮綠色GaP565UR最亮紅色GaAlAs660

UG最亮綠色AIGalnP574H高紅GaP697

Y黃色GaAsP/GaP585HIR紅外線GaAlAs850

VY較亮黃色GaAsP/GaP585SIR紅外線GaAlAs880

UYS最亮黃色AlGalnP587VIR紅外線GaAlAs940

UY最亮黃色AlGalnP595IR紅外線GaAs940

襯底材料

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

[1]結(jié)構(gòu)特性好，外延材料與襯底的晶體結(jié)構(gòu)相同或相近、晶格常數(shù)失配度小、結(jié)晶性能好、缺陷密度?。?/P>

[2]界面特性好，有利于外延材料成核且黏附性強(qiáng)；

[3]化學(xué)穩(wěn)定性好，在外延生長(zhǎng)的溫度和氣氛中不容易分解和腐蝕；

[4]熱學(xué)性能好，包括導(dǎo)熱性好和熱失配度小；

[5]導(dǎo)電性好，能制成上下結(jié)構(gòu)；

[6]光學(xué)性能好，制作的器件所發(fā)出的光被襯底吸收小；

[7]機(jī)械性能好，器件容易加工，包括減薄、拋光和切割等；

[8]價(jià)格低廉；

[9]大尺寸，一般要求直徑不小于2英吋。

襯底的選擇要同時(shí)滿足以上九個(gè)方面是非常困難的。所以，目前只能通過(guò)外延生長(zhǎng)技術(shù)的變更和器件加工工藝的調(diào)整來(lái)適應(yīng)不同襯底上的半導(dǎo)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)的襯底目前只有二種，即藍(lán)寶石Al2O3和碳化硅SiC襯底。表2-4對(duì)五種用于氮化鎵生長(zhǎng)的襯底材料性能的優(yōu)劣進(jìn)行了定性比較。

表2-4：用于氮化鎵生長(zhǎng)的襯底材料性能優(yōu)劣比較

襯底材料Al2O3SiCSiZnOGaN

晶格失配度差中差良優(yōu)

界面特性良良良良優(yōu)

化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)優(yōu)良差優(yōu)

導(dǎo)熱性能差優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)

熱失配度差中差差優(yōu)

導(dǎo)電性差優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)

光學(xué)性能優(yōu)優(yōu)差優(yōu)優(yōu)

機(jī)械性能差差優(yōu)良中

價(jià)格中高低高高

尺寸中中大中小

1）氮化鎵襯底

用于氮化鎵生長(zhǎng)的最理想的襯底自然是氮化鎵單晶材料，這樣可以大大提高外延膜的晶體質(zhì)量，降低位錯(cuò)密度，提高器件工作壽命，提高發(fā)光效率，提高器件工作電流密度?？墒牵苽涞夡w單晶材料非常困難，到目前為止尚未有行之有效的辦法。有研究人員通過(guò)HVPE方法在其他襯底(如Al2O3、SiC、LGO)上生長(zhǎng)氮化鎵厚膜，然后通過(guò)剝離技術(shù)實(shí)現(xiàn)襯底和氮化鎵厚膜的分離，分離后的氮化鎵厚膜可作為外延用的襯底。這樣獲得的氮化鎵厚膜優(yōu)點(diǎn)非常明顯，即以它為襯底外延的氮化鎵薄膜的位錯(cuò)密度，比在Al2O3、SiC上外延的氮化鎵薄膜的位錯(cuò)密度要明顯低；但價(jià)格昂貴。因而氮化鎵厚膜作為半導(dǎo)體照明的襯底之用受到限制。

氮化鎵襯底生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備：

缺乏氮化鎵襯底是阻礙氮化物研究的主要困難之一，也是造成氮化鎵發(fā)光器件進(jìn)展目前再次停頓的根本原因！雖然有人從高壓熔體中得到了單晶氮化鎵體材料，但尺寸很小，無(wú)法使用，目前主要是在藍(lán)寶石、硅、碳化硅襯底上生長(zhǎng)。雖然在藍(lán)寶石襯底上可以生產(chǎn)出中低檔氮化鎵發(fā)光二極管產(chǎn)品，但產(chǎn)品只能在氮化鎵襯底上生產(chǎn)。目前只有日本幾家公司能夠提供氮化鎵襯底，價(jià)格奇貴，一片2英寸襯底價(jià)格約1萬(wàn)美元，這些襯底全部由HVPE（氫化物氣相外延）生產(chǎn)。

HVPE是二十世紀(jì)六七十年代的技術(shù)，由于它生長(zhǎng)速率很快（一分鐘一微米以上），不能生長(zhǎng)量子阱、超晶格等結(jié)構(gòu)材料，在八十年代被MOCVD、MBE等技術(shù)淘汰。然而，恰是由于它生長(zhǎng)速率快，可以生長(zhǎng)氮化鎵襯底，這種技術(shù)又在“死灰復(fù)燃”并受到重視。可以斷定，氮化鎵襯底肯定會(huì)繼續(xù)發(fā)展并形成產(chǎn)業(yè)化，HVPE技術(shù)必然會(huì)重新受到重視。與高壓提拉法相比，HVPE方法更有望生產(chǎn)出可實(shí)用化的氮化鎵襯底。不過(guò)國(guó)際上目前還沒(méi)有商品化的設(shè)備出售。

目前國(guó)內(nèi)外研究氮化鎵襯底是用MOCVD和HVPE兩臺(tái)設(shè)備分開(kāi)進(jìn)行的。即先用MOCVD生長(zhǎng)0.1～1微米的結(jié)晶層，再用HVPE生長(zhǎng)約300微米的氮化鎵襯底層，將原襯底剝離、拋光等。由于生長(zhǎng)一個(gè)襯底需要在兩個(gè)生長(zhǎng)室中分兩次生長(zhǎng)，需要降溫、生長(zhǎng)停頓、取出等過(guò)程，這樣不可避免地會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題：①樣品表面粘污；②生長(zhǎng)停頓、降溫造成表面再構(gòu)，影響下次生長(zhǎng)。

今后研發(fā)的重點(diǎn)仍是尋找合適的生長(zhǎng)方法，大幅度降低其成本。

2）Al2O3襯底

目前用于氮化鎵生長(zhǎng)的最普遍的襯底是Al2O3，其優(yōu)點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性好、不吸收可見(jiàn)光、價(jià)格適中、制造技術(shù)相對(duì)成熟；不足方面雖然很多，但均一一被克服，如很大的晶格失配被過(guò)渡層生長(zhǎng)技術(shù)所克服，導(dǎo)電性能差通過(guò)同側(cè)P、N電極所克服，機(jī)械性能差不易切割通過(guò)激光劃片所克服，很大的熱失配對(duì)外延層形成壓應(yīng)力因而不會(huì)龜裂。但是，差的導(dǎo)熱性在器件小電流工作下沒(méi)有暴露出明顯不足，卻在功率型器件大電流工作下問(wèn)題十分突出。

國(guó)內(nèi)外Al2O3襯底今后的研發(fā)任務(wù)是生長(zhǎng)大直徑的Al2O3單晶，向4-6英吋方向發(fā)展，以及降低雜質(zhì)污染和提高表面拋光質(zhì)量。

3）SiC襯底

除了Al2O3襯底外，目前用于氮化鎵生長(zhǎng)襯底就是SiC，它在市場(chǎng)上的占有率位居第二，目前還未有第三種襯底用于氮化鎵LED的商業(yè)化生產(chǎn)。它有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，如化學(xué)穩(wěn)定性好、導(dǎo)電性能好、導(dǎo)熱性能好、不吸收可見(jiàn)光等，但不足方面也很突出，如價(jià)格太高、晶體質(zhì)量難以達(dá)到Al2O3和Si那么好、機(jī)械加工性能比較差。另外，SiC襯底吸收380nm以下的紫外光，不適合用來(lái)研發(fā)380nm以下的紫外LED。由于SiC襯底優(yōu)異的的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能，不需要象Al2O3襯底上功率型氮化鎵LED器件采用倒裝焊技術(shù)解決散熱問(wèn)題，而是采用上下電極結(jié)構(gòu)，可以比較好的解決功率型氮化鎵LED器件的散熱問(wèn)題，故在發(fā)展中的半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域占有重要地位。

目前國(guó)際上能提供商用的高質(zhì)量的SiC襯底的廠家只有美國(guó)CREE公司。國(guó)內(nèi)外SiC襯底今后研發(fā)的任務(wù)是大幅度降低制造成本和提高晶體結(jié)晶質(zhì)量。

4）Si襯底

在硅襯底上制備發(fā)光二極管是本領(lǐng)域里夢(mèng)寐以求的一件事情，因?yàn)橐坏┘夹g(shù)獲得突破，外延生長(zhǎng)成本和器件加工成本將大幅度下降。Si片作為GaN材料的襯底有許多優(yōu)點(diǎn)，如晶體質(zhì)量高，尺寸大，成本低，易加工，良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和熱穩(wěn)定性等。然而，由于GaN外延層與Si襯底之間存在巨大的晶格失配和熱失配，以及在GaN的生長(zhǎng)過(guò)程中容易形成非晶氮化硅，所以在Si襯底上很難得到無(wú)龜裂及器件級(jí)質(zhì)量的GaN材料。另外，由于硅襯底對(duì)光的吸收嚴(yán)重，LED出光效率低。目前國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)的硅襯底上藍(lán)光LED光功率水平是420mW，是德國(guó)Magdeburg大學(xué)研制的。日本Nagoya技術(shù)研究所今年在上海國(guó)際半導(dǎo)體照明論壇上報(bào)道的硅襯底上藍(lán)光LED光輸出功率為18mW。

5）ZnO襯底

之所以ZnO作為GaN外延的候選襯底，是因?yàn)樗麄儍烧呔哂蟹浅ｓ@人的相似之處。兩者晶體結(jié)構(gòu)相同、晶格失配度非常小，禁帶寬度接近（能帶不連續(xù)值小，接觸勢(shì)壘?。?。但是，ZnO作為GaN外延襯底的致命的弱點(diǎn)是在GaN外延生長(zhǎng)的溫度和氣氛中容易分解和被腐蝕。目前，ZnO半導(dǎo)體材料尚不能用來(lái)制造光電子器件或高溫電子器件，主要是材料質(zhì)量達(dá)不到器件水平和P型摻雜問(wèn)題沒(méi)有真正解決，適合ZnO基半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)的設(shè)備尚未研制成功。今后研發(fā)的重點(diǎn)是尋找合適的生長(zhǎng)方法。

但是，ZnO本身是一種有潛力的發(fā)光材料。ZnO的禁帶寬度為3.37eV，屬直接帶隙，和GaN、SiC、金剛石等寬禁帶半導(dǎo)體材料相比，它在380nm附近紫光波段發(fā)展?jié)摿?，是高效紫光發(fā)光器件、低閾值紫光半導(dǎo)體激光器的候選材料。這是因?yàn)椋琙nO的激子束縛能高達(dá)60meV，比其他半導(dǎo)體材料高得多（GaN為26meV），因而具有比其他材料更高的發(fā)光效率。

另外ZnO材料的生長(zhǎng)非常安全，可以采用沒(méi)有任何毒性的水為氧源，用有機(jī)金屬鋅為鋅源。因而，今后ZnO材料的生產(chǎn)是真正意義上的綠色生產(chǎn)，原材料鋅和水資源豐富、價(jià)格便宜，有利于大規(guī)模生產(chǎn)和持續(xù)發(fā)展。

發(fā)展趨勢(shì)

從LED工作原理可知，外延片材料是LED的核心部分，事實(shí)上，LED的波長(zhǎng)、亮度、正向電壓等主要光電參數(shù)基本上取決于外延片材料。外延片技術(shù)與設(shè)備是外延片制造技術(shù)的關(guān)鍵所在，金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積(Metal-OrganicChemicalVaporDeposition，簡(jiǎn)稱MOCVD)技術(shù)生長(zhǎng)III-V族，II-VI族化合物及合金的薄層單晶的主要方法。下面是關(guān)于LED未來(lái)外延片技術(shù)的一些發(fā)展趨勢(shì)。

1.改進(jìn)兩步法生長(zhǎng)工藝

目前商業(yè)化生產(chǎn)采用的是兩步生長(zhǎng)工藝，但一次可裝入襯底數(shù)有限，6片機(jī)比較成熟，20片左右的機(jī)臺(tái)還在成熟中，片數(shù)較多后導(dǎo)致外延片均勻性不夠。發(fā)展趨勢(shì)是兩個(gè)方向：一是開(kāi)發(fā)可一次在反應(yīng)室中裝入更多個(gè)襯底外延片生長(zhǎng)，更加適合于規(guī)?；a(chǎn)的技術(shù)，以降低成本；另外一個(gè)方向是高度自動(dòng)化的可重復(fù)性的單片設(shè)備。

2.氫化物汽相外延片(HVPE)技術(shù)

采用這種技術(shù)可以快速生長(zhǎng)出低位元錯(cuò)密度的厚膜，可以用做采用其他方法進(jìn)行同質(zhì)外延片生長(zhǎng)的襯底。并且和襯底分離的GaN薄膜有可能成為體單晶GaN芯片的替代品。HVPE的缺點(diǎn)是很難精確控制膜厚，反應(yīng)氣體對(duì)設(shè)備具有腐蝕性，影響GaN材料純度的進(jìn)一步提高。

3.選擇性外延片生長(zhǎng)或側(cè)向外延片生長(zhǎng)技術(shù)

采用這種技術(shù)可以進(jìn)一步減少位元錯(cuò)密度，改善GaN外延片層的晶體品質(zhì)。首先在合適的襯底上(藍(lán)寶石或碳化硅)沉積一層GaN，再在其上沉積一層多晶態(tài)的SiO掩膜層，然后利用光刻和刻蝕技術(shù)，形成GaN視窗和掩膜層條。在隨后的生長(zhǎng)過(guò)程中，外延片GaN首先在GaN視窗上生長(zhǎng)，然后再橫向生長(zhǎng)于SiO條上。

4.懸空外延片技術(shù)(Pendeo-epitaxy)

采用這種方法可以大大減少由于襯底和外延片層之間晶格失配和熱失配引發(fā)的外延片層中大量的晶格缺陷，從而進(jìn)一步提高GaN外延片層的晶體品質(zhì)。首先在合適的襯底上(6H-SiC或Si)采用兩步工藝生長(zhǎng)GaN外延片層。然后對(duì)外延片膜進(jìn)行選區(qū)刻蝕，一直深入到襯底。這樣就形成了GaN/緩沖層/襯底的柱狀結(jié)構(gòu)和溝槽交替的形狀。然后再進(jìn)行GaN外延片層的生長(zhǎng)，此時(shí)生長(zhǎng)的GaN外延片層懸空于溝槽上方，是在原GaN外延片層側(cè)壁的橫向外延片生長(zhǎng)。采用這種方法，不需要掩膜，因此避免了GaN和醃膜材料之間的接觸。

5.研發(fā)波長(zhǎng)短的UVLED外延片材料

它為發(fā)展UV三基色螢光粉白光LED奠定扎實(shí)基礎(chǔ)?？晒︰V光激發(fā)的高效螢光粉很多，其發(fā)光效率比目前使用的YAG：Ce體系高許多，這樣容易使白光LED上到新臺(tái)階。

6.開(kāi)發(fā)多量子阱型芯片技術(shù)

多量子阱型是在芯片發(fā)光層的生長(zhǎng)過(guò)程中，摻雜不同的雜質(zhì)以制造結(jié)構(gòu)不同的量子阱，通過(guò)不同量子阱發(fā)出的多種光子復(fù)合直接發(fā)出白光。該方法提高發(fā)光效率，可降低成本，降低包裝及電路的控制難度；但技術(shù)難度相對(duì)較大。

7.開(kāi)發(fā)「光子再迴圈」技術(shù)

日本Sumitomo在1999年1月研制出ZnSe材料的白光LED。其技術(shù)是先在ZnSe單晶基底上生長(zhǎng)一層CdZnSe薄膜，通電后該薄膜發(fā)出的藍(lán)光與基板ZnSe作用發(fā)出互補(bǔ)的黃光，從而形成白光光源。美國(guó)Boston大學(xué)光子研究中心用同樣的方法在藍(lán)光GaN-LED上疊放一層AlInGaP半導(dǎo)體復(fù)合物，也生成了白光。