技术|相比蓝绿光，红黄光在制程上到底有哪些特殊难点？

   红黄光难做”、“红黄光价格贵”一直是大家对于红黄光LED的印象，或许也有你所提及的因素——相比蓝绿光，在公开渠道，红黄光比较难找到系统而完整的资料，因此它看上去似乎多了一层神秘面纱。今天我们针对这个提问，对红黄光知识做了一些梳理，希望有所帮助。

   我们先明确红黄光LED定义和具体波长的应用领域：

   红黄光LED（包含近红外LED）的波长涵盖范围在560 nm~940 nm左右，主要有以下的应用领域：

   1. LED显示屏；

   2.阵列式数码应用；

   3.车灯应用(如车内氛围灯/车外转向灯、尾灯、刹车灯等)；

   4. 660 nm/690 nm/730 nm 植物照明应用；

   5. 620~630 nm 商业照明应用；

   6. 搭配白光的暖白照明应用；

   7. 红外监控、近距感测等应用；

   8. 生物识别应用(虹膜辨识、人脸辨识等)；

   9. 生医应用(脉搏监控、血氧监控等)。

   10、基于四元材料产品应用, 目前VCSEL组件也属于四元材料的关键技术范畴。

   那么问题来了，应用领域这么广阔，但常说红黄光难做，那么到底难在哪呢？

   下面，我们分别从外延和芯片两个角度来谈谈红黄光的技术挑战。

   从外延角度来说：

   红黄光LED所采用的外延材料与衬底之间的晶格匹配度较高，而蓝绿光LED所采用的外延材料与衬底之间有比较大的晶格失配，因此红黄光LED的外延材料质量比蓝绿光LED的外延材料质量要高很多。但这并不意味着红黄光LED的外延生长就比蓝绿光更容易。

   虽然目前蓝绿光LED的外延材料质量不如红黄光LED那么“完美”，但蓝绿光LED的光电性能对材料缺陷的容忍度相对大一些，因此仍然能够具有比较高的光电转换效率。这主要是由于蓝绿光LED量子阱中的铟组分分布不均匀对载流子的局域化限制作用，以及量子阱中的V型坑所形成的势垒对载流子的屏蔽作用。而虽然红黄光LED的外延材料质量更高，但红黄光LED的光电性能对材料缺陷更加敏感，即使是少量的材料缺陷都会严重影响红黄光LED的光电性能，因此对红黄光LED的外延工艺提出了更加“精益求精”的要求。

   此外，在关键工艺上也有不少特殊的技术难点。

   目前，红黄光LED在显示/指示等领域应用比较多，但这些应用领域对LED外延片的均匀性有比较高的要求。红黄光LED材料在生长过程当中, 会由于材料沉积(coating)而导致生长系统随时间变异，影响扰流而导致系统稳定性变差。

   那么乾照光电的做法是什么？作为红黄光LED的典型代表,我们的做法是将机台之间的机差（Reactor-to-Reactor）、生长炉次间的差异（Run-to-Run）、单炉生长的片间差异（Wafer-to-Wafer）、以及片内均匀性差异（Wafer-in-Wafer）调整至最小,目前可将红光四寸外延片的波长均匀性99%控制到2 nm范围内。

   从芯片角度来说：

   传统的红黄光LED通常使用导电的砷化镓衬底，其结构是电极分布在衬底上下两侧的垂直结构。而传统的蓝绿光LED通常使用绝缘的蓝宝石衬底，其结构是电极分布在衬底同一侧的水平结构。从芯片制作工艺上来说，传统的红黄光LED相对容易一些。

   但红黄光LED除了传统的垂直结构以外，目前普遍使用的还有反极性结构，就是利用键合的方式将外延层转移到其它衬底上，然后再把砷化镓衬底剥离。键合技术是反极性结构产品良率与可靠性好坏的关键点之一。反极性结构的制作工艺比传统的垂直结构复杂度和难度都高很多，目前国内只有少数几家公司能够生产高性能的反极性结构产品。

   此外，红黄光LED也可以像蓝绿光LED那样做成flip chip结构，其制作工艺的复杂度和难度比传统垂直结构和反极性结构更高，目前能够量产flip chip红黄光LED的厂家更是少之又少。

   所以，综合来看，反极性产品和flip chip产品的键合工艺是红黄光LED的一大难点。这层材料除了作为外延层与衬底的黏附材料外, 同时也提供了LED的光学调制功能。其工艺难点在于如何减少键合表面不平坦导致的孔洞。目前各家红黄光LED生产商在键合前的处理与键合时的参数等方面都有自己的know how。除了键合参数以外(如温度/时间/前处理等等), 键合材料的成膜方式与整体光学设计也很重要。此外，键合后的结构仍需满足后续工艺制程的要求，要能够耐酸碱、耐高温。

   由此看来，好的键合工艺是产品良率的重要保证。乾照光电针对键合工艺一直在做深入的研究和优化，因此乾照光电生产的反极性和flip chip红黄光LED有着优异的光电性能。比如：

   （1）针对小尺寸红光反极性产品, 乾照光电产品拥有优异的抗ESD能力和领先业界水准的光电特性。

   （2）Mini LED红光方面, 乾照光电具备先进的结构设计能力, 并搭配成熟的键合技术, 在产品方面提供良好的元件可靠性与良率。

   （3）红外LED方面, 具备850/940 nm量产能力, 性能水准达到业界先进水平。

   （4）四寸外延片整体均匀性控制良好, 有效提高产品良率。

   红黄光LED的材料体系、生产制造设备、外延和芯片技术等与VCSEL、Mini/Micro-LED、光通讯器件、微波射频器件等热点技术领域有很多共同点，这赋予了掌握红黄光LED技术的企业更大的想象空间。