LED外延片
关于编制LED外延片及芯片生产建设项目可行性研究报告编制说明
关于编制LED 外延片及芯片生产建设项目可行性研究报告编制说明（模版型）【立项 批地 融资 招商】核心提示：LED 外延片及芯片项目投资环境分析，LED 外延片及芯片项目背景和发展概况，LED 外延片及芯片项目建设的必要性，LED 外延片及芯片行业竞争格局分析，LED 外延片及芯片行业财务指标分析参考，LED 外延片及芯片行业市场分析与建设规模，LED 外延片及芯片项目建设条件与选址方案，LED 外延片及芯片项目不确定性及风险分析，LED 外延片及芯片行业发展趋势分析1、本报告为模板形式，客户下载后，可跟据报告说明，自行修改，完成属于自己的，高水平的可研报告，从此写报告不在求人。
2、客户可联系我公司，协助编写完成可研报告，可行性研究报告大纲（具体可跟据客户要求进行调整）编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司专业撰写资金申请报告项目建议书商业计划书节能评估报告可行性研究报告目录目录 ............................................................................................................................ - 1 - 第1章LED外延片及芯片项目总论......................................................................... ７§1.1 项目背景 ....................................................................................................... ７§1.1.1 项目名称 ............................................................................................. ７§1.1.2 项目承办单位 ..................................................................................... ７§1.1.3 项目主管部门 ..................................................................................... ７§1.1.4 项目拟建地区、地点 ......................................................................... ７§1.1.5 承担可行性研究工作的单位和法人代表 ......................................... ７§1.1.6 研究工作依据 ..................................................................................... ７§1.1.7 研究工作概况 ..................................................................................... ８§1.2 可行性研究结论 ........................................................................................... ８§1.2.1 市场预测和项目规模 ......................................................................... ８§1.2.2 原材料、燃料和动力供应 ................................................................. ９§1.2.3 厂址 ..................................................................................................... ９§1.2.4 项目工程技术方案 ............................................................................. ９§1.2.5 环境保护 ............................................................................................. ９§1.2.6 工厂组织及劳动定员 ......................................................................... ９§1.2.7 项目建设进度 ..................................................................................... ９§1.2.8 投资估算和资金筹措 ..................................................................... １０§1.2.9 项目财务和经济评论 ..................................................................... １０§1.2.10 项目综合评价结论 ....................................................................... １０§1.3 主要技术经济指标表 ............................................................................... １０§1.4 存在问题及建议 ....................................................................................... １０第2章LED外延片及芯片项目背景和发展概况................................................. １１§2.1 项目提出的背景 ....................................................................................... １１§2.1.1 国家或行业发展规划 ..................................................................... １１§2.1.2 项目发起人和发起缘由 ................................................................. １１§2.2 项目发展概况 ........................................................................................... １１§2.2.1 已进行的调查研究项目及其成果 ................................................. １１§2.2.2 试验试制工作情况 ......................................................................... １２§2.2.3 厂址初勘和初步测量工作情况 ..................................................... １２§2.2.4 项目建议书的编制、提出及审批过程 ......................................... １２§2.3 投资的必要性 ........................................................................................... １２第3章市场分析与建设规模 ................................................................................. １４§3.1 市场调查 ................................................................................................... １４§3.1.1 拟建项目产出物用途调查 ............................................................. １４§3.1.2 产品现有生产能力调查 ................................................................. １４§3.1.3 产品产量及销售量调查 ................................................................. １４§3.1.4 替代产品调查 ................................................................................. １５§3.1.5 产品价格调查 ................................................................................. １５§3.1.6 国外市场调查 ................................................................................. １５§3.2 市场预测 ................................................................................................... １５§3.2.1 国内市场需求预测 ......................................................................... １５§3.2.2 产品出口或进口替代分析 ............................................................. １６§3.2.3 价格预测 ......................................................................................... １６§3.3 市场推销战略 ........................................................................................... １６§3.3.1 推销方式 ......................................................................................... １７§3.3.2 推销措施 ......................................................................................... １７§3.3.3 促销价格制度 ................................................................................. １７§3.3.4 产品销售费用预测 ......................................................................... １７§3.4 产品方案和建设规模 ............................................................................... １７§3.4.1 产品方案 ......................................................................................... １７§3.4.2 建设规模 ......................................................................................... １８§3.5 产品销售收入预测 ................................................................................... １８第4章建设条件与厂址选择 ................................................................................. １９§4.1 资源和原材料 ........................................................................................... １９§4.1.1 资源评述 ......................................................................................... １９§4.1.2 原材料及主要辅助材料供应 ......................................................... １９§4.1.3 需要作生产试验的原料 ................................................................. ２０§4.2 建设地区的选择 ....................................................................................... ２０§4.2.1 自然条件 ......................................................................................... ２１§4.2.2 基础设施 ......................................................................................... ２１§4.2.3 社会经济条件 ................................................................................. ２１§4.2.4 其它应考虑的因素 ......................................................................... ２２§4.3 厂址选择 ................................................................................................... ２２§4.3.1 厂址多方案比较 ............................................................................. ２２§4.3.2 厂址推荐方案 ................................................................................. ２３第5章工厂技术方案 ............................................................................................. ２５§5.1 项目组成 ................................................................................................... ２５§5.2 生产技术方案 ........................................................................................... ２５§5.2.1 产品标准 ......................................................................................... ２５§5.2.2 生产方法 ......................................................................................... ２５§5.2.3 技术参数和工艺流程 ..................................................................... ２６§5.2.4 主要工艺设备选择 ......................................................................... ２６§5.2.5 主要原材料、燃料、动力消耗指标 ............................................. ２６§5.2.6 主要生产车间布置方案 ................................................................. ２７§5.3 总平面布置和运输 ................................................................................... ２７§5.3.1 总平面布置原则 ............................................................................. ２７§5.3.2 厂内外运输方案 ............................................................................. ２７§5.3.3 仓储方案 ......................................................................................... ２８§5.3.4 占地面积及分析 ............................................................................. ２８§5.4 土建工程 ................................................................................................... ２８§5.4.1 主要建、构筑物的建筑特征与结构设计 ..................................... ２８§5.4.2 特殊基础工程的设计 ..................................................................... ２９§5.4.3 建筑材料 ......................................................................................... ２９§5.4.4 土建工程造价估算 ......................................................................... ２９§5.5 其他工程 ................................................................................................... ２９§5.5.1 给排水工程 ..................................................................................... ２９§5.5.2 动力及公用工程 ............................................................................. ２９§5.5.3 地震设防 ......................................................................................... ３０§5.5.4 生活福利设施 ................................................................................. ３０第6章环境保护与劳动安全 ................................................................................. ３１§6.1 建设地区的环境现状 ............................................................................... ３１§6.1.1 项目的地理位置 ............................................................................. ３１§6.1.2 地形、地貌、土壤、地质、水文、气象 ..................................... ３１§6.1.3 矿藏、森林、草原、水产和野生动物、植物、农作物 ............. ３１§6.1.4 自然保护区、风景游览区、名胜古迹、以及重要政治文化设施 . ３１§6.1.5 现有工矿企业分布情况； ............................................................. ３１§6.1.6 生活居住区分布情况和人口密度、健康状况、地方病等情况； . ３１§6.1.7 大气、地下水、地面水的环境质量状况； ................................. ３２§6.1.8 交通运输情况； ............................................................................. ３２§6.1.9 其他社会经济活动污染、破坏现状资料。
LED外延结构及材料特性分析_最终版
界面 特性好
不同的衬底材料，需 要不同的外延生长技 术、芯片加工技术和
器件封装技术。
化学稳 定性好
大尺寸
衬底材料的选择
热学 性能好
价格 低廉
10
机械 性能好
光学 性能好
导电 性好
主要因素
（1）衬底与外延膜的晶格匹配 衬底材料和外延膜晶格匹配很重要。晶格匹配包含二个内容：外延
生长面内的晶格匹配，即在生长界面所在平面的某一方向上衬底与外延膜 的匹配；沿衬底表面法线方向上的匹配。 （2）衬底与外延膜的热膨胀系数匹配
红黄光 LED
LPE
GaP外延层 565-700nm
VPE MOCVD
GaAsP外延层 630-650nm AlInGaP外延层
优点：解决了GaAs衬底吸光的缺点。 缺点：晶格失配，需要利用缓冲层来生长InGaP和AlGaInP结构。
20
缓冲层、局限层
21
GaN基本结构特征
Ⅲ-Ⅴ化合物半导体原子的成键通常以sp3电子杂化形成的四度配位构型， GaN半导体也不例外，即以四面体结构(tetrahedron)为基本结构单元，这种 晶体结构通常有两种，即纤锌矿(WZ)和闪锌矿(ZB)结构。
LED外延结构及材料特性分析
技术工程部
汇报人：邢星 时间：2010.11.11
1
LED结构分析 大纲
关于编制LED外延片项目可行性研究报告编制说明
LED外延片项目可行性研究报告编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间：高级工程师：高建关于编制LED 外延片项目可行性研究报告编制说明（模版型）【立项 批地 融资 招商】核心提示：1、本报告为模板形式，客户下载后，可根据报告内容说明，自行修改，补充上自己项目的数据内容，即可完成属于自己，高水准的一份可研报告，从此写报告不在求人。
2、客户可联系我公司，协助编写完成可研报告，可行性研究报告大纲（具体可跟据客户要求进行调整）编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司专业撰写节能评估报告资金申请报告项目建议书商业计划书可行性研究报告目录第一章总论 (1)1.1项目概要 (1)1.1.1项目名称 (1)1.1.2项目建设单位 (1)1.1.3项目建设性质 (1)1.1.4项目建设地点 (1)1.1.5项目主管部门 (1)1.1.6项目投资规模 (2)1.1.7项目建设规模 (2)1.1.8项目资金来源 (3)1.1.9项目建设期限 (3)1.2项目建设单位介绍 (3)1.3编制依据 (3)1.4编制原则 (4)1.5研究范围 (5)1.6主要经济技术指标 (5)1.7综合评价 (6)第二章项目背景及必要性可行性分析 (7)2.1项目提出背景 (7)2.2本次建设项目发起缘由 (7)2.3项目建设必要性分析 (7)2.3.1促进我国LED外延片产业快速发展的需要 (8)2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8)2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8)2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8)2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (9)2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9)2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10)2.4项目可行性分析 (10)2.4.1政策可行性 (10)2.4.2市场可行性 (10)2.4.3技术可行性 (11)2.4.4管理可行性 (11)2.4.5财务可行性 (11)2.5LED外延片项目发展概况 (12)2.5.1已进行的调查研究项目及其成果 (12)2.5.2试验试制工作情况 (12)2.5.3厂址初勘和初步测量工作情况 (13)2.5.4LED外延片项目建议书的编制、提出及审批过程 (13)2.6分析结论 (13)第三章行业市场分析 (15)3.1市场调查 (15)3.1.1拟建项目产出物用途调查 (15)3.1.2产品现有生产能力调查 (15)3.1.3产品产量及销售量调查 (16)3.1.4替代产品调查 (16)3.1.5产品价格调查 (16)3.1.6国外市场调查 (17)3.2市场预测 (17)3.2.1国内市场需求预测 (17)3.2.2产品出口或进口替代分析 (18)3.2.3价格预测 (18)3.3市场推销战略 (18)3.3.1推销方式 (19)3.3.2推销措施 (19)3.3.3促销价格制度 (19)3.3.4产品销售费用预测 (20)3.4产品方案和建设规模 (20)3.4.1产品方案 (20)3.4.2建设规模 (20)3.5产品销售收入预测 (21)3.6市场分析结论 (21)第四章项目建设条件 (22)4.1地理位置选择 (22)4.2区域投资环境 (23)4.2.1区域地理位置 (23)4.2.2区域概况 (23)4.2.3区域地理气候条件 (24)4.2.4区域交通运输条件 (24)4.2.5区域资源概况 (24)4.2.6区域经济建设 (25)4.3项目所在工业园区概况 (25)4.3.1基础设施建设 (25)4.3.2产业发展概况 (26)4.3.3园区发展方向 (27)4.4区域投资环境小结 (28)第五章总体建设方案 (29)5.1总图布置原则 (29)5.2土建方案 (29)5.2.1总体规划方案 (29)5.2.2土建工程方案 (30)5.3主要建设内容 (31)5.4工程管线布置方案 (32)5.4.1给排水 (32)5.4.2供电 (33)5.5道路设计 (35)5.6总图运输方案 (36)5.7土地利用情况 (36)5.7.1项目用地规划选址 (36)5.7.2用地规模及用地类型 (36)第六章产品方案 (38)6.1产品方案 (38)6.2产品性能优势 (38)6.3产品执行标准 (38)6.4产品生产规模确定 (38)6.5产品工艺流程 (39)6.5.1产品工艺方案选择 (39)6.5.2产品工艺流程 (39)6.6主要生产车间布置方案 (39)6.7总平面布置和运输 (40)6.7.1总平面布置原则 (40)6.7.2厂内外运输方案 (40)6.8仓储方案 (40)第七章原料供应及设备选型 (41)7.1主要原材料供应 (41)7.2主要设备选型 (41)7.2.1设备选型原则 (42)7.2.2主要设备明细 (43)第八章节约能源方案 (44)8.1本项目遵循的合理用能标准及节能设计规范 (44)8.2建设项目能源消耗种类和数量分析 (44)8.2.1能源消耗种类 (44)8.2.2能源消耗数量分析 (44)8.3项目所在地能源供应状况分析 (45)8.4主要能耗指标及分析 (45)8.4.1项目能耗分析 (45)8.4.2国家能耗指标 (46)8.5节能措施和节能效果分析 (46)8.5.1工业节能 (46)8.5.2电能计量及节能措施 (47)8.5.3节水措施 (47)8.5.4建筑节能 (48)8.5.5企业节能管理 (49)8.6结论 (49)第九章环境保护与消防措施 (50)9.1设计依据及原则 (50)9.1.1环境保护设计依据 (50)9.1.2设计原则 (50)9.2建设地环境条件 (51)9.3 项目建设和生产对环境的影响 (51)9.3.1 项目建设对环境的影响 (51)9.3.2 项目生产过程产生的污染物 (52)9.4 环境保护措施方案 (53)9.4.1 项目建设期环保措施 (53)9.4.2 项目运营期环保措施 (54)9.4.3环境管理与监测机构 (56)9.5绿化方案 (56)9.6消防措施 (56)9.6.1设计依据 (56)9.6.2防范措施 (57)9.6.3消防管理 (58)9.6.4消防设施及措施 (59)9.6.5消防措施的预期效果 (59)第十章劳动安全卫生 (60)10.1 编制依据 (60)10.2概况 (60)10.3 劳动安全 (60)10.3.1工程消防 (60)10.3.2防火防爆设计 (61)10.3.3电气安全与接地 (61)10.3.4设备防雷及接零保护 (61)10.3.5抗震设防措施 (62)10.4劳动卫生 (62)10.4.1工业卫生设施 (62)10.4.2防暑降温及冬季采暖 (63)10.4.3个人卫生 (63)10.4.4照明 (63)10.4.5噪声 (63)10.4.6防烫伤 (63)10.4.7个人防护 (64)10.4.8安全教育 (64)第十一章企业组织机构与劳动定员 (65)11.1组织机构 (65)11.2激励和约束机制 (65)11.3人力资源管理 (66)11.4劳动定员 (66)11.5福利待遇 (67)第十二章项目实施规划 (68)12.1建设工期的规划 (68)12.2 建设工期 (68)12.3实施进度安排 (68)第十三章投资估算与资金筹措 (69)13.1投资估算依据 (69)13.2建设投资估算 (69)13.3流动资金估算 (70)13.4资金筹措 (70)13.5项目投资总额 (70)13.6资金使用和管理 (73)第十四章财务及经济评价 (74)14.1总成本费用估算 (74)14.1.1基本数据的确立 (74)14.1.2产品成本 (75)14.1.3平均产品利润与销售税金 (76)14.2财务评价 (76)14.2.1项目投资回收期 (76)14.2.2项目投资利润率 (77)14.2.3不确定性分析 (77)14.3综合效益评价结论 (80)第十五章风险分析及规避 (82)15.1项目风险因素 (82)15.1.1不可抗力因素风险 (82)15.1.2技术风险 (82)15.1.3市场风险 (82)15.1.4资金管理风险 (83)15.2风险规避对策 (83)15.2.1不可抗力因素风险规避对策 (83)15.2.2技术风险规避对策 (83)15.2.3市场风险规避对策 (83)15.2.4资金管理风险规避对策 (84)第十六章招标方案 (85)16.1招标管理 (85)16.2招标依据 (85)16.3招标范围 (85)16.4招标方式 (86)16.5招标程序 (86)16.6评标程序 (87)16.7发放中标通知书 (87)16.8招投标书面情况报告备案 (87)16.9合同备案 (87)第十七章结论与建议 (89)17.1结论 (89)17.2建议 (89)附表 (90)附表1 销售收入预测表 (90)附表2 总成本表 (91)附表3 外购原材料表 (93)附表4 外购燃料及动力费表 (94)附表5 工资及福利表 (96)附表6 利润与利润分配表 (97)附表7 固定资产折旧费用表 (98)附表8 无形资产及递延资产摊销表 (99)附表9 流动资金估算表 (100)附表10 资产负债表 (102)附表11 资本金现金流量表 (103)附表12 财务计划现金流量表 (105)附表13 项目投资现金量表 (107)附表14 借款偿还计划表 (109) (113)第一章总论总论作为可行性研究报告的首章，要综合叙述研究报告中各章节的主要问题和研究结论，并对项目的可行与否提出最终建议，为可行性研究的审批提供方便。
LED基础知识及外延工艺
支架
散热基板
LED的支撑部件，通常由金属制成，具有良 好的导热性和导电性，能够将芯片产生的 热量传递出去。
用于将LED芯片产生的热量传导至外部，提 高散热效率，保证LED的稳定运行。
LED封装流程
固晶
将LED芯片固定在支 架上，通过银胶等导 电胶进行连接。
焊线
将芯片的电极与支架 的电极进行连接，通 常采用金线焊接的方 式。
LED未来发展趋势与展望
高效节能
01
随着全球能源危机和环保意识的提高，高效节能的LED照明产品
将更加受到市场青睐。
个性化定制
02
随着消费者需求的多样化，LED照明产品将更加注重个性化定制
和差异化竞争。
智能化发展
03
结合物联网、人工智能等技术，实现LED产品的智能化和远程控
制，提高用户体验和价值。
THANKS
感谢观看
表面贴装封装
将LED芯片粘贴在PCB板或其他基板 上，具有体积小、易贴片等优点。
功率型封装
适用于高功率、大电流的应用场景， 具有散热性能好、可靠性高等特点。
集成式封装
将多个LED芯片集成在一个封装内， 可以实现多色发光或多路亮度调节等 功能。
05
LED性能参数与测试
LED的光电参数
发光波长
LED的发光波长是决定其颜色和光谱特性的重要参数，不 同应用场景需要不同波长的LED。
发光亮度
发光亮度决定了LED的视觉效果和照明强度，是评价LED 性能的重要指标。
发光效率
发光效率是指LED将电能转化为光能的效率，是评价LED 性能的重要参数。
LED的热学参数
01
02
03
结温
LED工艺说明
LED芯片制造流程外延生长的基本原理是：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。
/4MOCVD介绍：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。
LED芯片的制造工艺流程：外延片→清洗→镀透明电极层→透明电极图形光刻→腐蚀→去胶→平台图形光刻→干法刻蚀→去胶→退火→SiO2沉积→窗口图形光刻→SiO2腐蚀→去胶→N极图形光刻→预清洗→镀膜→剥离→退火→P极图形光刻→镀膜→剥离→研磨→切割→芯片→成品测试其实外延片的生产制作过程是非常复杂的，在展完外延片后，下一步就开始对LED外延片做电极（P极，N极），接着就开始用激光机切割LED外延片（以前切割LED外延片主要用钻石刀），制造成芯片后，在晶圆上的不同位置抽取九个点做参数测试，如图所示：1、主要对电压、波长、亮度进行测试，能符合正常出货标准参数的晶圆片再继续做下一步的操作，如果这九点测试不符合相关要求的晶圆片，就放在一边另外处理。
2、晶圆切割成芯片后，100%的目检（VI/VC），操作者要使用放大30倍数的显微镜下进行目测。
3、接着使用全自动分类机根据不同的电压，波长，亮度的预测参数对芯片进行全自动化挑选、测试和分类。
`4、最后对LED芯片进行检查（VC）和贴标签。
芯片区域要在蓝膜的中心，蓝膜上最多有5000粒芯片，但必须保证每张蓝膜上芯片的数量不得少于1000粒，芯片类型、批号、数量和光电测量统计数据记录在标签上，附在蜡光纸的背面。
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LED外延片介绍以及辨别外延片质量方法
外延片的生产制作过程是非常复杂，展完外延片，接下来就
在每张外延片随意抽取九点做测试，符合要求的就是良品，
其它为不良品(电压偏差很大，波长偏短或偏长等)。良品的外
延片就要开始做电极(P极，N极)，接下来就用激光切割外延
片，然后百分百分捡，根据不同的电压，波长，亮度进行全
自动化分检，也就是形成led晶片(方片)。然后还要进行目测，
把有一点缺陷或者电极有磨损的，分捡出来，这些就是后面
的散晶。此时在蓝膜上有不符合正常出货要求的晶片，也就
自然成了边片或毛片等。不良品的外延片(主要是有一些参数
不符合要求)，就不用来做方片，就直接做电极(P极，N极)，
也不做分检了，也就是目前市场上的LED大圆片(这里面也
有好东西，如方片等)。
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(15
0mm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)。分立半导体用于制造要求具有
精密Si特性的元件。“奇异”(exotic)半导体类包含一些特种产
品,它们要用非Si材料，其中许多要用化合物半导体材料并入
外延层中。掩埋层半导体利用双极晶体管元件内重掺杂区进
行物理隔离，这也是在外延加工中沉积的。
目前，200 mm晶片中，外延片占1/3。2000年，包括
掩埋层在内，用于逻辑器件的CMOS占所有外延片的69%，
DRAM占11%，分立器件占20%。到2005年，CMOS逻辑
将占55%，DRAM占30%，分立器件占15%。
LED外延片--衬底材料
衬底材料是半导体照明产业技术发展的基石。不同的衬
底材料，需要不同的外延生长技术、芯片加工技术和器件封
装技术，衬底材料决定了半导体照明技术的发展路线。衬底
材料的选择主要取决于以下九个方面：
[1]结构特性好，外延材料与衬底的晶体结构相同或相近、晶
格常数失配度小、结晶性能好、缺陷密度小;
[2]界面特性好，有利于外延材料成核且黏附性强;
[3]化学稳定性好，在外延生长的温度和气氛中不容易分
解和腐蚀;
[4]热学性能好，包括导热性好和热失配度小;
[5]导电性好，能制成上下结构;
[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
只有三种，即蓝宝石Al2O3和碳化硅SiC衬底以及Si衬底。
评价衬底材料必须综合考虑下列因素：
1.衬底与外延膜的结构匹配：外延材料与衬底材料的晶
体结构相同或相近、晶格常数失配小、结晶性能好、缺陷密
度低；
2.衬底与外延膜的热膨胀系数匹配：热膨胀系数的匹配
非常重要，外延膜与衬底材料在热膨胀系数上相差过大不仅
可能使外延膜质量下降，还会在器件工作过程中，由于发热
而造成器件的损坏；
3.衬底与外延膜的化学稳定性匹配：衬底材料要有好的
化学稳定性，在外延生长的温度和气氛中不易分解和腐蚀，
不能因为与外延膜的化学反应使外延膜质量下降；
4.材料制备的难易程度及成本的高低：考虑到产业化发
展的需要，衬底材料的制备要求简洁，成本不宜很高。衬底
尺寸一般不小于2英寸。
当前用于GaN基LED的衬底材料比较多，但是能用于
商品化的衬底目前只有三种，即蓝宝石和碳化硅以及硅衬底。
其它诸如GaN、ZnO衬底还处于研发阶段，离产业化还有一
段距离。
氮化镓：
用于GaN生长的最理想衬底是GaN单晶材料，可大大
提高外延膜的晶体质量，降低位错密度，提高器件工作寿命，
提高发光效率，提高器件工作电流密度。但是制备GaN体单
晶非常困难，到目前为止还未有行之有效的办法。
氧化锌：
ZnO之所以能成为GaN外延的候选衬底，是因为两者具
有非常惊人的相似之处。两者晶体结构相同、晶格识别度非
常小，禁带宽度接近(能带不连续值小，接触势垒小)。但是，
ZnO作为GaN外延衬底的致命弱点是在GaN外延生长的温
度和气氛中易分解和腐蚀。目前，ZnO半导体材料尚不能用
来制造光电子器件或高温电子器件，主要是材料质量达不到
器件水平和P型掺杂问题没有得到真正解决，适合ZnO基半
导体材料生长的设备尚未研制成功。
蓝宝石：
用于GaN生长最普遍的衬底是Al2O3。其优点是化学稳
定性好，不吸收可见光、价格适中、制造技术相对成熟。导
热性差虽然在器件小电流工作中没有暴露明显不足，却在功
率型器件大电流工作下问题十分突出。
碳化硅：
SiC作为衬底材料应用的广泛程度仅次于蓝宝石，目前
中国的晶能光电的江风益教授在Si衬底上生长出了可以用来
商业化的LED外延片。Si衬底在导热性、稳定性方面要优于
蓝宝石，价格也远远低于蓝宝石，是一种非常有前途的衬底。
SiC衬底有化学稳定性好、导电性能好、导热性能好、不吸
收可见光等，但不足方面也很突出，如价格太高，晶体质量
难以达到Al2O3和Si那么好、机械加工性能比较差，另外，
SiC衬底吸收380纳米以下的紫外光，不适合用来研发380
纳米以下的紫外LED。由于SiC衬底有益的导电性能和导热
性能，可以较好地解决功率型GaN LED器件的散热问题，
故在半导体照明技术领域占重要地位。
同蓝宝石相比，SiC与GaN外延膜的晶格匹配得到改善。
此外，SiC具有蓝色发光特性，而且为低阻材料，可以制作
电极，使器件在包装前对外延膜进行完全测试成为可能，增
强了SiC作为衬底材料的竞争力。由于SiC的层状结构易于
解理，衬底与外延膜之间可以获得高质量的解理面，这将大
大简化器件的结构;但是同时由于其层状结构，在衬底的表面
常有给外延膜引入大量的缺陷的台阶出现。
实现发光效率的目标要寄希望于GaN衬底的LED，实现
低成本，也要通过GaN衬底导致高效、大面积、单灯大功率
的实现，以及带动的工艺技术的简化和成品率的大大提高。
半导体照明一旦成为现实，其意义不亚于爱迪生发明白炽灯。
一旦在衬底等关键技术领域取得突破，其产业化进程将会取
得长足发展。