LED晶圆技术的未来发展趋势

从LED工作原理可知，晶圆材料是LED的核心部分，事实上，LED的波长、亮度、正向电压等主要光电参数基本上取决于晶圆材料。晶圆技术与设备是 晶圆制造技术的关键所在，金属有机物化学气相淀积(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，简称MOCVD)技术生长III-V族，II-VI族化合物及合金的薄层单晶的主要方法。下面是关于LED未来晶圆技术的一些发展趋势。

1.改进两步法生长制程

目前商业化生产采用的是两步生长制程，但一次可装入衬底数有限，6片机比较成熟，20片左右的机台还在成熟中，片数较多后导致晶圆均匀性不够。发展趋势是 两个方向：一是开发可一次在反应室中装入更多个衬底晶圆生长，更加适合于规模化生产的技术，以降低成本；另外一个方向是高度自动化的可重复性的单片设备。

2.氢化物汽相晶圆(HVPE)技术

采用这种技术可以快速生长出低位错密度的厚膜，可以用做采用其它方法进行同质晶圆生长的衬底。并且和衬底分离的GaN薄膜有可能成为体单晶GaN芯片的替代品。HVPE的缺点是很难精确控制膜厚，反应气体对设备具有腐蚀性，影响GaN材料纯度的进一步提高。

3.选择性晶圆生长或侧向晶圆生长技术

采用这种技术可以进一步减少位错密度，改善GaN晶圆层的晶体质量。首先在合适的衬底上(蓝宝石或碳化硅)沉积一层GaN，再在其上沉积一层多晶态的 SiO掩膜层，然后利用光刻和刻蚀技术，形成GaN窗口和掩膜层条。在随后的生长过程中，晶圆GaN首先在GaN窗口上生长，然后再横向生长于SiO条 上。

4.悬空晶圆技术(Pendeo-epitaxy)

采用这种方法可以大大减少由于衬底和晶圆层之间晶格失配和热失配引发的晶圆层中大量的晶格缺陷，从而进一步提高GaN晶圆层的晶体质量。首先在合适的衬底 上( 6H-SiC或Si)采用两步制程生长GaN晶圆层。然后对晶圆膜进行选区刻蚀，一直深入到衬底。这样就形成了GaN/缓冲层/衬底的柱状结构和沟槽交替 的形状。然后再进行GaN晶圆层的生长，此时生长的GaN晶圆层悬空于沟槽上方，是在原GaN晶圆层侧壁的横向晶圆生长。采用这种方法，不需要掩膜，因此 避免了GaN和腌膜材料之间的接触。

5.研发波长短的UV LED晶圆材料

它为发展UV三基色荧光粉白光LED奠定扎实基础。可供UV光激发的高效荧光粉很多，其发光效率比目前使用的YAG：Ce体系高许多，这样容易使白光LED上到新台阶。

6.开发多量子阱型芯片技术

多量子阱型是在芯片发光层的生长过程中，掺杂不同的杂质以制造结构不同的量子阱，通过不同量子阱发出的多种光子复合直接发出白光。该方法提高发光效率，可降低成本，降低包装及电路的控制难度；但技术难度相对较大。

7.开发「光子再循环」技术

日本Sumitomo在1999年1月研制出ZnSe材料的白光LED。其技术是先在ZnSe单晶基底上生长一层CdZnSe薄膜，通电后该薄膜发出的蓝 光与基板ZnSe作用发出互补的黄光，从而形成白光光源。美国Boston大学光子研究中心用同样的方法在蓝光GaN-LED上迭放一层AlInGaP半 导体复合物，也生成了白光。

LED晶圆制程

衬底>>结构设计>>缓冲层生长>>N型GaN层生长>>多量子阱发光层生长>>P型GaN层生长>>退火>>检测（光荧光、X射线）>>晶圆片
晶圆>>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>>晶粒分检、分级。