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。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。

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）。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)量最好的外延層（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)。
 

外延產(chǎn)品

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)品是外延片的最大應(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�！捌娈悾╡xotic）”半導(dǎo)體類(lèi)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%。
 

LED外延片-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：
• 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�。�
• 界面特性好，有利于外延材料成核且黏附性強(qiáng)；
• 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；
• 熱學(xué)性能好，包括導(dǎo)熱性好和熱失配度��；
• 導(dǎo)電性好，能制成上下結(jié)構(gòu)；
• 光學(xué)性能好，制作的器件所發(fā)出的光被襯底吸收小；
• 機(jī)械性能好，器件容易加工，包括減薄、拋光和切割等；
• 價(jià)格低廉；
• 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。