传统的氮化镓(GaN)LED元件一般以蓝宝石或碳化硅(SiC)为衬底，因为这两种资料与GaN的晶格匹配度较好，衬底常用尺度为2″或4″。业界一直在致力于用供给更为丰厚的硅晶圆(6″或更大)来开展GaN，因为硅衬底可明显降低本钱，而且能够在自动化IC出产线上制造。据合理估量，相较于传统技能，这种衬底可节约80%的本钱。
可是，硅衬底的问题在于与GaN之间在机械和热力方面严峻不匹配，这会导致构成LED元件的晶圆呈现严峻翘曲和晶体资料质量变差。现在，剑桥大学衍生公司CamGan(2012年被Plessey收买)的硅基GaN技能已处理了此类不匹配问题，且已成功运用于其坐落英国普利茅斯的晶圆加工厂。由此，业界首款低本钱、入门级其他商用硅基GaN LED现正处于上市阶段。初级产品首要面向指示灯和要点照明商场，其光效为30-40lm/W。
笔直LED出产流程图
GaN on Si Growth：硅基氮化镓成长
Mirror layer added：增设的镜像图层
Wafer：运用晶圆
Flip bonded wafer：倒装键合晶片
Substrate removal：衬底去除
Metallisation and surface texturing：喷涂金属层和外表纹路 选用硅衬底出产LED需求一些工艺过程来战胜架构中固有的硅资料吸收光问题并制造出高效的元件。在晶圆加工工艺中(如图1所示)，在GaN架构(依据6″的硅晶圆，经过MOCVD成长)上规划一个笔直LED元件。紧接着堆积并粘附上一个高反射性触点(反射率一般为95%)，然后制造一些金属层，以将晶圆张贴至替换衬底上。
接着是焊线，在铸造焊接层时，选用导电和导热易熔金锡层(重熔点温度约为280℃)与其他金属层一同，以作为焊接金属和元件或替代品之间的载体。焊线完成后，去除亲本晶圆，将用于GaN层外延成长的晶种层露出来。翻转晶圆进行下一步的LED元件图画化处理。在晶圆大将金属涂层图画化，并置于阻挡层之上，使发光区掩盖量最小化。大部分电流会由顶部金属(一般为2m)传送。终究，进行光萃取图画化，蚀刻到GaN层(曝露在焊线后边)内，去除亲本晶圆。终究一步关于长途荧光粉运用特别要害，因为它可完成蓝光LED的发光图画操控。
因为GaN半导体的反射指数很高(445nm蓝光的反射指数约为2.45)，因而只要很少的光逃逸到自由空间。依据Snell规律，其窄光逃逸锥大约为25°。若咱们假定半导体内部发的光有共同的空间散布，而且反射镜反射指数大于90%，那么只要8%的整体光线能够从半导体顶部外表逃逸出去，其他的被全内反射限于内部，并终究被组分资料吸收。
为改善光萃取，选用了一个包括将半导体耦合至一个大的穹形透镜(其半径比半导体发光区尺度大1.5倍)的简略规划方案。抱负情况下，穹形透镜应由反射指数(n~2.45)跟GaN近似的资料做成，这使得超越90%的光逃逸至自由空间。
但实际上，不存在与GaN反射指数匹配且具有高本钱效益、可做成穹形透镜的资料，因而LED制造商们一般转而运用简单取得的反射指数为1.5左右的环氧胶或硅资料。不过，添加反射指数为1.5的穹形透镜，仅使光萃取率到达12%。为战胜因全内反射所导致的弱光萃取功能，有必要优化光线的光学途径，以添加其呈现在逃逸锥内的可能性。
