1）衬底

衬底是指蓝宝石晶棒或者硅经过切片、清洗，还没有其他工艺加工的裸片，也叫基片。衬底材料起到支撑、导热、发光和固定晶片的作用。衬底材料的选用是半导体光电制备首要考虑的问题。常见的衬底材料包括蓝宝石（Al2O3）、碳化硅（SiC）、硅（Si）、氮化镓（GaN）及氧化锌（ZnO）。

2）外延片

外延片是指利用一定的生产工艺，在衬底上生长出特定的单晶薄膜，实现光电转化的目的。目前，LED使用的半导体材料主要是GaN，GaN的生长方式有很多种，但是由于尚未解决单晶生产工艺，目前还是在衬底上进行外延生长，主要依靠有机金属气相沉积法（MOCVD）来进行外延片的生长。

MOCVD是以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有机化合物和Ⅴ、Ⅵ族元素的氢化物等作为晶体生长源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种Ⅲ-Ⅴ主族、Ⅱ-Ⅵ副族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。MOCVD能够精确控制外延层的组分、掺量浓度、厚度，利于生产薄层、超薄层材料，陡峭的界面，异质结、超晶格、量子阱材料。通过严格控制温度和气流，MOCVD能够实现外延材料的均匀性，从而实现大面积外延生长和批量生产。因此，MOCVD是目前LED行业的主流外延生产工艺。

具体流程是：衬底→结构设计→缓冲层生长→n型GaN层生长→多量子阱发光层生→p型GaN层生长→退火→检测（光荧光、X射线）→外延片。图3-4为MOCVD生长外延层的结构、材料及温度。

图3-4　MOCVD生长LED外延片的结构、材料及温度（来自Vecco报告）

3）芯片

芯片则是最后的工艺，在外延片上进一步加工得来的。主要是引出P、N电极，并进行芯片分割处理，使每一片芯片通电后能够点亮。

具体流程是：外延片→清洗→镀透明电极层→透明电极图形光刻→腐蚀→去胶→平台图形光刻→干法刻蚀→去胶→退火→SiO2沉积→窗口图形光刻→SiO2腐蚀→去胶→N极图形光刻→预清洗→镀膜→剥离→退火→P极图形光刻→镀膜→剥离→研磨→切割→芯片→成品测试。图3-5是正装芯片的结构示意图。

图3-5　正装芯片的结构示意图

4）封装(www.daowen.com)

LED芯片只是一块很小的固体，它的两个电极要在显微镜下才能看见，加入电流之后才会发光。在制作工艺上，除了要对LED芯片的两个电极进行焊接，从而引出正极、负极之外，同时还需要对LED芯片和两个电极进行保护。研发低热阻、优异光学特性、高可靠的封装技术是新型LED走向实用、走向市场的产业化必经之路。LED技术大多是在半导体分离器件封装技术基础上发展与演变而来的。

LED的封装是为了维护本身的气密性，并保护不受周围环境中湿度与温度的影响，以及防止组件受到机械振动、冲击产生破损而造成组件特性的变化。

LED封装设计主要涉及光学、热学、电学和机械（结构）等方面，这些因素彼此相互独立，又相互影响，其中光是LED封装的目的，热是关键，电和机械是手段，而性能是具体体现。

LED封装需要的原物料有芯片、支架、固晶胶、金线、荧光粉和封装胶。

LED封装的主要流程为：固晶→焊线→点胶→烘烤→切割→分光→包装。封装后，LED的基本结构如图3-6所示，实物如图3-7所示。

图3-6　LED灯珠结构示意图

5）系统及灯具

单个LED芯片往往不能够完成照明需求，需要将多个芯片串并联起来一起使用。在LED产品应用中，通常需要将多个LED组装在一电路基板上。电路基板除了扮演承载LED模块结构的角色外，另一方面还扮演着散热的角色。对于较大功率LED的应用，仅靠基板不能满足散热需求，此时需要将基板通过热界面材料（导热胶、导热脂等）粘连到散热器（太阳花散热器等）上，扩大散热面积，通过空气的自然对流来强化散热。将上述结构连接驱动电源后，形成LED照明系统。如果加入光学设计，并对外观进行一体化设计，便制造成为各类照明灯具（见图3-8）。LED球泡灯的分解图如图3-9所示。

图3-7　LED封装产品

图3-8　LED灯具结构示意图