现在日本日亚公司独占了蓝宝石衬底上GaN基LED专利技能，美国CREE公司独占了SiC衬底上 GaN基LED专利技能。因而，研制其他衬底上的GaN基LED生产技能成为国际上的一个热门。南昌大学与厦门华联电子有限公司协作承当了国家863方案项目“根据Si衬底的功率型GaN基LED制造技能”，经过近三年的研制开发，现在已经过科技部项目检验。
1 Si衬底LED芯片制造
1.1 技能道路
在Si衬底上成长GaN，制造LED蓝光芯片。
工艺流程：在Si衬底上成长AlN缓冲层→成长n型GaN→成长InGaN/GaN多量子阱发光层 →成长p型AIGaN层→成长p型GaN层→键合带Ag反光层并构成p型欧姆触摸电极→剥离衬底并去除缓冲层→制造n型掺si层的欧姆触摸电极→合金→钝化→划片→测验→包装。
1.2 首要制造工艺
选用Thomas Swan CCS低压MOCVD系统在50 mm si(111)衬底上成长GaN基MQW结构。运用三甲基镓(TMGa)为Ga源、三甲基铝(TMAI)为Al源、三甲基铟(TMIn)为In源、氨气 (NH3)为N源、硅烷(SiH4)和二茂镁(CP2Mg)别离用作n型和p型掺杂剂。首先在Si(111)衬底上外延成长AlN缓冲层，然后顺次成长n 型GaN层、InGaN/GaN多量子阱发光层、p型AlGaN层、p型GaN层，接着在p面制造Ag反射镜并构成p型欧姆触摸，然后经过热压焊办法把外延层搬运到导电基板上，再用Si腐蚀液把Si衬底腐蚀去除并露出n型GaN层，运用碱腐蚀液对n型面粗化后再构成n型欧姆触摸，这样就完结了笔直结构 LED芯片的制造。结构图见图1。
从结构图中看出，Si衬底芯片为倒装薄膜结构，从下至上顺次为反面Au电极、Si基板、粘接金属、金属反射镜(p欧姆电极)、GaN外延层、粗化外表和Au电极。这种结构芯片电流笔直散布，衬底热导率高，可靠性高;发光层反面为金属反射镜，外表有粗化结构，取光功率高。
1.3 关键技能及立异性
用Si作GaN发光二极管衬底，尽管使LED的制造本钱大大下降，也处理了专利独占问题，然而与蓝宝石和SiC比较，在Si衬底上成长GaN更为困难，由于这两者之间的热失配和晶格失配更大，Si与GaN的热膨胀系数不同也将导致GaN膜呈现龟裂，晶格常数差会在GaN外延层中构成高的位错密度;别的Si衬底LED还或许由于Si与GaN之间有0.5 V的异质势垒而使敞开电压升高以及晶体完整性差构成p型掺杂功率低，导致串联电阻增大，还有Si吸收可见光会下降LED的外量子功率。因而，针对上述问题，深入研究和选用了发光层位错密度操控技能、化学剥离衬底搬运技能、高可靠性高反光特性的p型GaN欧姆电极制备技能及键合技能、高出光功率的外延资料外表粗化技能、衬底图形化技能、优化的笔直结构芯片规划技能，在很多的实验和探究中，处理了许多技能难题，终究成功制备出尺度1 mm×1 mm，350 mA下光输出功率大于380 mW、发光波长451 nm、作业电压3.2 V的蓝色发光芯片，完结课题规则的目标。选用的关键技能及技能立异性有以下几个方面。
(1)选用多种在线操控技能，下降了外延资猜中的刃位错和螺位错，改进了Si与GaN两者之间的热失配和晶格失配，处理了GaN单晶膜的龟裂问题，获得了厚度大于4 μm的无裂纹GaN外延膜。
(2)经过引进AIN，AlGaN多层缓冲层，大大缓解了Si衬底上外延GaN资料的应力，进步了晶体质量，然后进步了发光功率。
(3)经过优化规划n-GaN层中Si浓度结构及量子阱/垒之间的界面成长条件，减小了芯片的反向漏电流并进步了芯片的抗静电功能。
(4)经过调理p型层镁浓度结构，下降了器材的作业电压;经过优化p型GaN的厚度，改进了芯片的取光功率。
(5)经过优化外延层结构及掺杂散布，减小串联电阻，下降作业电压，削减热发生率，提升了LED的作业功率并改进器材的可靠性。
(6)选用多层金属结构，一起统筹欧姆触摸、反光特性、粘接特性和可靠性，优化焊接技能，处理了银反射镜与p-GaN粘附不牢且触摸电阻大的问题。
(7)优选了多种焊接金属，优化焊接条件，成功获得了GaN薄膜和导电Si基板之间的结实结合，处理了该进程中发生的裂纹问题。
(8)经过湿法和干法相结合的外表粗化，削减了内部全反射和波导效应引起的光丢失，进步LED的外量子功率，使器材获得了较高的出光功率。
(9)处理了GaN外表粗化深度不行且粗化不均匀的问题，处理了粗化外表清洗不洁净的难题并优化了 N电极的金属结构，在粗化的N极性n-GaN外表获得了低阻且安稳的欧姆触摸。
2 Si衬底LED封装技能
2.1 技能道路
选用蓝光LED激起YAG/硅酸盐/氮氧化物多基色系统荧光粉，发射黄、绿、红光，组成白光的技能道路。
工艺流程：在金属支架/陶瓷支架上安装蓝光LED芯片(导电胶粘结工艺)→键合(金丝球焊工艺)→ 荧光胶涂覆(主动化图形点胶/主动喷发工艺)→Si胶封装(模具灌胶工艺)→切筋→测验→包装。
2.2 首要封装工艺
Si衬底的功率型GaN基LED封装选用仿流明的支架封装方式，其外形有朗柏型、矩形和双翼型。其制造进程为：运用导热系数较高的194合金金属支架，先将LED芯片粘接在金属支架的反光杯底部，再经过键合工艺将金属引线衔接LED芯片与金属支架电极，完结电气衔接，最后用有机封装资料(如Si胶)掩盖芯片和电极引线，构成封装维护和光学通道。这种封装关于取光功率、散热功能、加大作业电流密度的规划都是最佳的。其首要特色包含：热阻低(小于10 ℃/W)，可靠性高，封装内部填充安稳的柔性胶凝体，在-40～120℃规模，不会因温度突变发生的内应力，使金丝与支架断开，并避免有机封装资料变黄，引线结构也不会因氧化而沾污;优化的封装结构规划使光学功率、外量子功率功能优异，其结构见图2。
