半导体材料的生长为什么要用衬底？

一些复杂结构的半导体,正常情况下不好长成单晶,那是由于其没有很好的附着点,也不能成核,不能凭白提供成核动力啊.更不用说长晶了.例如,冰雹的形成,有条件了,没有灰尘小颗粒不能凝结成核的,也不能形成冰雹. 雪花也类似.所以长晶需要衬底,需要相应的晶格匹配,需要成核点.需要衬底是必须的,但是关键是选择什么的衬底,那才是工艺重要环节之一.

LED外延片的衬底材料考虑的因素：

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。

LED灯衬底材料的选择主要取决于以下9个方面，衬底的选择要同时满足全部应该有的好特性。所以，目前只能通过外延生长技术的变更和器件加工制程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二种，即蓝宝石Al2O3和碳化硅SiC衬底。

如果我们来看LED衬底材料，好的材料应该有的特性如下：

1、结构特性好，晶圆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、接口特性好，有利于晶圆料成核且黏附性强。

3、化学稳定性好，在晶圆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英寸。

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