1、LED是技術引導型產業，特別是技術與資本密集型的芯片制造業，需要高端的工藝設備提供支撐。 但與半導體投資熱潮下的“瓶頸”類似， 設備研發與產業膨脹仍然存在著速度匹配的問題， 尤其是在高端設備領域， 大部分設備仍然需要依賴進口。進口設備的價格昂貴， 采購周期過長， 使中國的 LED芯片制造行業急需本土設備的成長和崛起。一、上游外延片生長設備國產化現狀LED產業鏈通常定義為上游外延片生長、 中游芯片制造和下游芯片封裝測試及應用三個環節。 從上游到下游行業， 進入門檻逐步降低， 其中 LED產業鏈上游外延生長技術含量最高， 資本投入密度最大， 是國際競爭最激烈、 經營風險最大的領域。在 LED產業鏈

2、中，外延生長與芯片制造約占行業利潤的 70%， LED封裝約占 10% 20%，而 LED應用大約也占 10%20%。產業鏈各環節使用的生產設備從技術到投資同樣遵循上述原則， 在我國上游外延片生長和中游芯片制造的 60 余家企業中，核心設備基本上為國外進口，技術發展受制于人， 且技術水平尚無法與國際主流廠商相比。 這就意味著我國高端LED外延片、芯片的供應能力遠遠不能滿足需要，需大量進口，從而大大制約了國內 LED產業的發展和盈利能力。表 1 LED 產業鏈概況及關鍵設備介紹產業鏈產品關鍵設備上 原材料單晶棒單單晶片、圖 MOCVD, ICP刻蝕游 晶片 PSS外延片形化襯底機, 光刻機 ,P

3、SS、外延片 PECVD中 金屬蒸鍍光刻電LED芯片ICP 刻蝕機 , 光刻游 極制作 ( 熱處理、刻機, 蒸發臺 , 濺射蝕) 芯片切割測試臺，激光劃片機分選下 固晶（芯片粘貼）燈泡、顯示 固晶機、焊線機游 打線（焊接）樹脂屏、背光源 等封裝剪角應用產品等上游外延生長，由于外延膜層決定了最終 LED光源的性能與質量，是 LED 生產流程的核心， 用于外延片生長的 MOCVD也因其技術難度高、 工藝復雜成為近年來最受矚目， 全球市場壟斷最嚴重的設備。 因此，該設備的國產化受到了國內產業界的熱捧， 一些企業和研究機構也啟動了 MOCVD的研發，但何時能實現產業應用還是個未知數。此外，伴隨 LED

4、外延技術的不斷創新，特別是藍寶石襯底 (PPS)加工技術的廣泛應用，藍寶石襯底刻蝕設備也逐漸成為 LED外延片制造技術核心關鍵工藝設備之一，其工藝水平直接影響到成膜性能， 越來越受到產業界的關注。 作為國內半導體裝備業的新星， 北方微電子借助多年從事半導體、 太陽能高端設備制造的技術優勢，為 LED生產領域的刻蝕應用專門開發了 ELEDETM330ICP刻蝕設備，并已成功實現了 PSS襯底刻蝕在大生產線上的應用， 這可以稱得上是 LED生產設備國產化領域的突破，勢必對 LED設備國產化起到推動和帶頭作用。二、中游芯片制造主要設備現狀中游芯片制造用于根據 LED的性能需求進行器件結構和工藝設計。

5、 主要設備主要包括刻蝕機、光刻機、蒸發臺、濺射臺、激光劃片機等。1刻蝕工藝及設備刻蝕工藝在中游芯片制造領域有著廣泛的應用（見表 2），而隨著圖形化襯底工藝被越來越多的 LED企業認可，對圖形化襯底的刻蝕需求也使 ICP 刻蝕機在整個 LED產業鏈中的比重大幅度提升。更大產能、更高性能的 ICP 刻蝕機成為LED主流企業的需求目標，在產能方面要求刻蝕機的單批處理能力達到每盤 20 片以上，機臺具有更高的利用率和全自動 Cassette to Cassette 的生產流程；由于單批處理數量增大， 片間和批次間的均勻性控制更加嚴格； 此外，更長的維護周期和便捷的人機交互操作界面也是面向大生產線設備必

6、備的條件。 而北方微電子所開發的 ELEDETM330刻蝕機，集成了多項先進技術，用半導體刻蝕工藝更為精準的設計要求來實現 LED領域更高性能的刻蝕工藝， 完全滿足大生產線對干法刻蝕工藝的上述要求。2. 光刻工藝及設備光刻工藝是指在晶片上涂布光阻溶液， 經曝光后在晶片上形成一定圖案的工藝。LED芯片生產中通過光刻來實現在 PSS工藝中形成刻蝕所需特定圖案掩模以及在芯片制造中制備電極。 LED光刻工藝主要采用投影式光刻、接觸式光刻和納米壓印三種技術。 接觸式光刻由于價格低， 是目前應用主流， 但隨著 PSS襯底普及，圖形尺寸精細化，投影式光刻逐漸成為主流。納米壓印由于不需光阻，工藝簡單，綜合成本

7、較低，但由于重復性較差，還處于研發階段。表 2 LED 上中游刻蝕設備的應用刻蝕工藝刻蝕工藝分類說明應用上游中游圖形化襯 緩解異質外延生長中氮化物底外延層由于晶格失配引起的應力，大大降低氮化物材料中的位錯密度，提高器件的內量子效率。同側電極 對于采用絕緣襯底的LED芯刻蝕片，兩個電極需要做在器件的同一側。因此，這就要采用蝕刻方法暴露出N 型層以制作 N 型電極。表面微結 在芯片表面刻蝕大量尺寸為構光波長量級的小結構，以此擴展出光面積，改變光在芯片表面處的折射方向，從而使透光效率明顯提高。表面粗糙 將那些滿足全反射定律的光化改變方向，繼而在另一表面或反射回原表面時不被全反射而透過界面，并能起防反

8、射的功能。器件隔離 刻蝕 GaN，AlGaN，AlGaInP，刻蝕到襯底部分。將整張芯片劃分成 LED芯粒。國內 LED生產用接觸式光刻機主要依賴進口，投影式光刻機多為二手半導體光刻機翻新。而鑒于國內光刻設備生產企業的技術基礎和在翻新業務中取得的經驗積累，相信假以時日開發出國產的LED光刻設備的前景一片光明。 納米壓印是通過模版熱壓的技術制備納米級圖形，在美國、臺灣等均有較深入的研究，工業化應用還不成熟，但仍存在較大的應用潛力。3蒸鍍工藝及設備蒸鍍工藝是指在晶片表面鍍上一層或多層ITO 透明電極和 Cr、 Ni 、Pt 、Au等金屬，一般將晶片置于高溫真空下，將熔化的金屬蒸著在晶片上。 LED

9、芯片生產中采用蒸鍍工藝在晶片上焊接電極并通過蒸鍍金屬加大晶片的電流導電面積。蒸鍍臺按能量來源主要分為熱蒸鍍臺和電子束蒸鍍臺， 鑒于作為電極的金屬熔點高，金屬附著力要求較高， LED行業普遍使用電子束蒸鍍機（ Ebeam Evaporator ）。目前國內 LED生產用蒸鍍臺目前仍以進口為主。 國內雖然已掌握蒸鍍臺原理，并能自行制造實驗室用蒸鍍臺，但由于自動化程度、工藝重復性、均勻性等問題， 沒有進入大生產線使用。 鑒于 LED電極沉積用蒸鍍臺相比半導體PVD設備難度較低這一情況，國內具有半導體 PVD設備開發經驗的設備商，將有能力實現 LED蒸鍍臺國產化。4PECVD工藝及設備PECVD（等離

10、子增強化學氣相沉積）工藝是在完成外延工藝后，在晶片表面鍍上一層 SiO2 或 SiNx，作為電極刻蝕需要的硬掩模，以增大掩模與 GaN外延層的刻蝕選擇比，獲得更好的刻蝕剖面形貌。目前 LED主流使用 PECVD一般為采用 13.56MHz的平板式 PECVD，在 250300 左右溫度進行成膜，一次成膜可達 40 多片（ 2 寸襯底），國內 LED生產用 PECVD 目前仍以進口為主。 LED采用 PECVD與傳統 PECVD有相同的技術難點，關鍵技術仍在于溫度控制、等離子體技術、真空系統、軟件系統等。國內已經開發成功晶硅太陽能電池用平板 PECVD設備，該設備與 LED用 PECVD設備有很

11、大的相通性，經過局部硬件改進設計，比較容易實現 LED用 PECVD國產化。三、下游封裝制造主要設備現狀產業鏈下游為封裝測試以及應用， 是指將外引線連接到中游生產的 LED芯片電極上，形成 LED器件，再將這些器件應用于制造 LED大型顯示屏、 LED背光源等最終產品的過程。 在這一環節中使用的生產設備相對簡單， 并具備一定電子行業通用性，如固晶機、焊線機等。此外，在各個產業鏈中，還要使用到多種膜層性能、參數的檢測設備，如 X 射線衍射、光致發光譜儀、霍爾效應檢測儀、橢偏儀、透射電鏡、掃描電鏡、電阻測試儀等，但這些檢測設備大多數為電子行業通用設備， 國內外生產應用已非常成熟。LED產業的蓬勃發展為 LED裝備帶來了廣闊的發展空間， 為我國 LED裝備的跨越式發展提供了前所未有的歷史機遇， 隨著高亮