科普：不可不看的外延芯片基础知识

1、什么是外延和外延片?

外延也称为外延生长，是制备高纯微电子复合材料的一工艺过程，就是在单晶(或化合物)衬底材料上淀积一层薄的单晶(或化合物)层。新淀积的这层称为外延层。淀积有外延层的衬底材料叫外延片。

　　2、哪些材料可以用作生长外延层的衬底材料，它们各自有哪些优缺点?

用得最广泛的衬底材料是砷化镓，可用于生长外延层GaAs、GaP、GaAlAs、InGaAlP，其优点是由于GaAs的晶格常数比较匹配可制成无位错单晶，加工方便，价格较便宜。

缺点是它是一种吸光材料，对PN结发的光吸收比较多，影响发光效率。

磷化镓可生长GaP：ZnO、GaP：N、GaAs、GaAlAs：N以及InGaAlP的顶层，其优点是它是透明材料，可制成透明衬底提高出光效率。

生长InGaN和InGaAlN的衬底主要有蓝宝石(Al2O3)、碳化硅和硅。蓝宝石衬底的优点是透明，有利于提高发光效率，目前仍是InGaN外延生长的主要衬底。

缺点是有较大的晶格失配;硬度高，造成加工成本高昂;热导率较低，不利于器件的热耗散，对制造功率LED不利。碳化硅衬底有较小的晶格失配，硬度低，易于加工，导热率较高，利于制作功率器件。

　　3、LED的发光有源层?PN结是如何制成的?哪些是常用来制造LED的半导体材料?

LED的实质性结构是半导体PN结。PN结就是指在一单晶中，具有相邻的P区和N区的结构，它通常在一种导电类型的晶体上以扩散、离子注入或生长的方法产 生另一种导电类型的薄层来制得的。

常用来制造LED半导体材料主要有砷化镓、磷化镓、镓铝砷、磷砷化镓、铟镓氮、铟镓铝磷等Ⅲ?Ⅴ族化合物半导体材料，其它还有Ⅳ族化合物半导体碳化硅， Ⅱ?Ⅵ族化合物硒化锌等。

　　4、MOCVD是什么?

MOCVD是Metel-Organic Chemical Vapor Deposition的简称，即金属有机物化学气相淀积，它是外延生长的一项技术，它是利用特制的设备，以金属有机物源(MO源)作原料，用氢气或氮气作 为载气，通入液体中携带出蒸汽，与Ⅴ族的氢化物混合，再通入反应室，在加热的衬底表面发生反应，外延生长化合物晶体薄膜。

由于MOCVD的晶体生长反应是在热分解中进行的，所以又叫热分解法。经实用表明，这是一种具有高可靠性、控制厚度精确、组成掺杂浓度精度高、垂直性好、 灵活性大。目前是生产AlGaInP红色和黄色 LED和InGaN蓝色、绿色和白色LED的可工业化方法。现人们通常也把这种特制的设备笼统地叫作MOCVD。