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、芯片、芯片封裝這三個(gè)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(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。國際上只有德國、美國、英國、日本等少數(shù)國家中數(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(shè)廠，是跨國生產(chǎn)與經(jīng)營的公司。

國內(nèi)外延片市場的基本格局是外資企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)占據(jù)主導(dǎo)，本土廠商逐步崛起。近年來，下游應(yīng)用市場的繁榮帶動(dòng)了我國LED產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，外延片市場也迎來發(fā)展良機(jī)。國內(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”期間各級政府繼續(xù)加強(qiáng)對上游外延片領(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LED核心器件中的前端高技術(shù)產(chǎn)品，我國在這一領(lǐng)域的企業(yè)競爭目前仍處于“藍(lán)?！彪A段，國內(nèi)LED外延片市場發(fā)展前景樂觀。

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)測算，到2017年年底，LED芯片有效產(chǎn)能約8328萬片，需求約9235萬片。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，LED芯片產(chǎn)能仍低于需求。考慮到2017年需求穩(wěn)定增長，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)展也在逐步形成國際分工，國際LED產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)數(shù)量分布梯度明顯，產(chǎn)業(yè)鏈上游的外延生長技術(shù)是半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)含量蕞高、對蕞終產(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)之一是外延生長技術(shù)，其核心是在MOCVD設(shè)備（俗稱外延爐）中生長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，并能滿足可接觸材料之間較為小的壓降及提供焊線的壓墊，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光刻工藝將發(fā)光區(qū)盡可能多地露出來，使留下來的合金層能滿足有效可靠的低歐姆接觸電極及焊線壓墊的要求。

光刻工序結(jié)束后還要通過合金化過程，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、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)客戶要求可分為單管級、數(shù)碼級、點(diǎn)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(jù)不同芯片生產(chǎn)廠家的實(shí)際生產(chǎn)水平而定，沒有具體的要求。

只要工藝過關(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。