今天要和大家介紹的是LED產業上中下游。不多說,馬上先來看LED產業上中下游關聯圖:

 

產業   

圖片來源:自製

 

LED,也就是所謂的發光二極體。如果你有看過之前這篇半導體產業概論-半導體種類,就會了解了LED是屬於光電半導體的一種,也大致了解了光電半導體的發光原理。

 

簡單講,就是在半導體基板上,長出一些發光層(這個步驟稱為磊晶)。在外加電流時,這些發光層裡的化學原素就會相互碰撞後,即可發射出可見光囉!

那,為什麼會有不同顏色的光呢?只要用不同的基板和不同的發光層材料做搭配,就會產生不同顏色的光!(若對什麼樣的發光層可以產生哪些顏色的光有興趣的,可以參考wiki的這篇文章:發光二極體)

基本上,這個產業的演進,就是不斷嘗試新的基板和新的發光層,好讓LED的亮度更高、發光效率更好、製造成本更低!如此逐漸取代LCD中的CCFL燈管,或是慢慢取代一般的照明設備喔!

 

先來談基板吧!基板種類有很多種,有GaP, GaAs, SiC...等,不過最的,當然就是大家耳熟能詳的藍寶石基板了!現在有8成以上的LED都是使用藍寶石基板。

沒圖沒真相,大家先來看一下藍寶石基板長什麼樣子吧!

 

  藍板  

圖片來源:晶泰發

 

什麼!藍寶石基板為什麼是藍色的,而是透明的呢?科科,我也不知道~~

藍寶石的原料是氧化鋁。

 

氧化鋁  

圖片來源:興美材料

 

這些氧化鋁,只要經過長晶,就可以變成藍寶石晶棒。然後,再經過切晶,就可以變成一片片的藍寶石晶圓了!

 

藍棒  

圖片來源:高工在線

 

有沒有很耳熟的感覺?沒錯,你如果有在fellow我們部落格的話就會發現,前一篇矽晶圓產業就是在介紹長晶和切晶。差別在,一般半導體的原料是矽,經過長晶和切晶後成為矽晶圓,送往IC製造廠,如台積電、聯電;而LED產業的原料是氧化鋁,經過長晶和切晶後成為藍寶石晶圓(基板),送往LED磊晶廠(如晶電、璨圓)

聰明的你一定會問,長晶和切晶的技術在這兩個產業中的應用應該差不多吧?那有沒有廠商是半導體產業和LED產業的長晶和切晶都做的廠商呢?有!中美晶和合晶就是囉!至於越峰則是專做藍寶石晶圓的廠商。

 

藍寶石晶圓送到 磊晶廠後,要做的當然就是磊晶囉!所謂的磊晶,就是用化學方法,把一層一層的化合物(ex:GaN, InGaN)長到藍寶石基板上囉!

這裡所謂的化學方法,就是大家常聽到的MOCVD,來看個示意圖吧:

 

MOCVD機台  

圖片來源:維庫百科

簡單講,就是把那些欲合成的金屬與非金屬元素(Ga, N, In...)等,放入機器內,啟動機器後,這些元素就會跑到Reaction Chamber(反應腔)形成化合物,並被打到基板上!大概像這樣:

 

mocvd流程  

圖片來源:維庫百科

 

如此這般,當基板長上一層一層化合物後,就變成這樣

 

前  

來源:LED晶粒製作流程

 

之後,就是要進入招牌的半導體製程!相信大家都不陌生吧?沒錯!就是我們在半導體產業概論-半導體產業上中下游介紹一文中提過的「(3)IC製造步驟」,薄膜→光阻→顯影→蝕刻→光阻去除,然後重複數次,就大功告成囉!完成品大概是這樣:

 

後  

來源:LED晶粒製作流程

 

至於各層的功能,直接節錄LED晶粒製作流程這篇文章裡的一段給大家參考:

• ITO:使p-electrode電流均勻散佈於整個LED,其透明的特性亦可使LED的光線更容易透射出來
• n+-InGaN/GaN SPS:提供ITO與p-GaN之間形成良好的毆姆接觸
• p-GaN:提供電洞給LED
• InGaN/GaN MQW:讓電子及電洞更容易侷限在一起進而增加發光強度
• n-GaN:提供電子給LED
• LT-GaN:降低Sapphire與n-GaN之間因晶格差異所產生的應力

 

上面所謂的完成品,其實就是一顆一顆的LED的雛形囉!不過這一顆一顆的LED雛形目前還是長在同一片基板上,所以現在要做的當然就是切晶囉!切晶的流程其實也是和半導體產業概論-半導體產業上中下游介紹裡介紹的類似,在此就不多說了,畢竟篇幅已經夠長了~~

 

切晶完後即可得到LED晶粒,再來要做的就是封裝和測試囉!一般來說,LED封裝可以分成三種,分別是Lamp型, SMD型, DISPLAY型等三種,分別來看:

 

(1)Lamp

Lamp.gif  

圖片來源:弘揚中國製造

 

這種型態應該是大家最常看見的,也是現在最夯的LED照明設備會用到的封裝型態。沒錯,只要把這一個個Lamp型的LED裝在一起,就形成了一個LED燈具囉!大概像這樣:

 

燈  

圖片來源:上海銘卿機電有限公司

 

(2)SMD

SMD  

圖片來源:TechDesign

 

這種型態的LED是大家比較少見的,但產值卻是很大的喔!他就是現在也很夯的LED TV用到的LED背光模組會用到的材料囉!

只要把這些LED排成一排,並加些材料組裝起來,就變成LED背模組囉!它是長這樣的:

 

背光  

圖片來源:網易數碼

 

(3)Display

Display  

圖片來源:machine-information-systems.com

 

這種型態也是大家常在路邊看到的,可能是廣告看板,或是跑碼燈型式的,清楚吧!

 

最後補上相關的產商資料

 

廠商

 

 

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