LED 的制作工艺与半导体器件的制作工艺有很多相同之处。因此，除了个别设备之外，多数半导体设备经过适当的改造后，均可用于 LED 产品的制作。图 1.5 给出了制作 LED 芯片的工艺流程及相应工艺所需的设备。
LED 制作工艺流程分为两大部分。首先在衬底上制作氮化镓（GaN）基的外延片，这个过程主要是在金属有机物化学气相沉积（Metalorganic Chemical Vapor Deposition，MOCVD）外延炉中完成的。准备好制作 GaN 基外延片所需的材料源和各种高纯的气体之后，按照工艺的要求就可以逐步把外延片做好（具体的工艺做法，这里不详细说明）。接下来是对 LED pn 结的两个电极进行加工（电极加工也是制作 LED 芯片的关键工序），并对 LED 毛片进行减薄、划片；然后对毛片进行测试和分选，就可以得到所需的 LED 芯片。
补充资料
MOCVD 外延炉是最重要的 LED 制造设备，一台 MOCVD 外延炉的造价就要 100 多万美元。MOCVD 是制作 LED 芯片最重要的一种技术，也是投资最大的一个环节。此外，制作电极需要用到光刻机、刻蚀机、离子注入机，这也是一个投资较大的环节。再则是减薄、划片和测试过程。由于生产中使用的蓝宝石衬底的硬度很高，要将其从 400 nm 减到 100 nm 左右，并要求厚度均匀、避免碎片，因此减薄也是一项工艺要求很高的过程。划片机要求使用十分坚硬的刀片，否则不能划断蓝宝石（也可用激光技术）。总的来说，这几台制作 LED 的设备造价都比较昂贵，是生产环节的一个投资重点。
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图 1.5 LED 制作工艺的流程图
下面从 LED 的衬底、外延片、pn 结电极三部分来具体讲解 LED 的制作工艺。
1.2.1 LED 衬底材料的选用对于制作 LED 芯片来说，衬底材料的选用是首要考虑的问题。应该采用哪种合适的衬底，需要根据设备和 LED 器件的要求进行选择。目前市面上一般有三种材料可作为衬底：
● 蓝宝石（Al 2 O 3 ）；
● 硅（Si）；
● 碳化硅（SiC）。
蓝宝石衬底
通常，GaN 基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上。蓝宝石衬底有许多的优点：首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。图 1.6 所示为使用蓝宝石衬底做成的 LED 芯片。
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图 1.6 蓝宝石作为衬底的 LED 芯片
使用蓝宝石作为衬底也存在一些问题，例如，晶格失配和热应力失配，这会在外延层中产生大量缺陷，同时给后续的器件加工工艺造成困难。蓝宝石是一种绝缘体，常温下的电阻率大于 10 11 Ω·cm，在这种情况下无法制作垂直结构的器件；通常只在外延层上表面制作 n 型和 p 型电极（如图 1.6 所示）。在上表面制作两个电极，造成有效发光面积减少，同时增加了器件制造中的光刻和刻蚀工艺过程，结果使材料利用率降低、成本增加。由于 p 型 GaN 掺杂困难，当前普遍采用在 p 型 GaN 上制备金属透明电极的方法，使电流扩散，以达到均匀发光的目的，但是金属透明电极一般要吸收 30%～40% 的光，同时 GaN 基材料的化学性能稳定、机械强度较高，不容易对其进行刻蚀，因此在刻蚀过程中需要较好的设备，这会增加生产成本。
蓝宝石的硬度非常高，在自然材料中其硬度仅次于金刚石，但是在 LED 器件的制作过程中却需要对它进行减薄和切割（从 400 nm 减到 100 nm 左右）。添置完成减薄和切割工艺的设备又要增加一笔较大的投资。
蓝宝石的导热性能不是很好（在 100℃ 约为 25 W/（m•K））。因此在使用 LED 器件时，会传导出大量的热量；特别是对面积较大的大功率器件，导热性能是一个非常重要的考虑因素。为了克服以上困难，很多人试图将 GaN 光电器件直接生长在硅衬底上，从而改善导热和导电性能。
硅衬底
目前有一部分 LED 芯片采用硅衬底。硅衬底的芯片电极可采用两种接触方式，分别是 L 接触（Level-contact，水平接触）和 V 接触（Vertical-contact，垂直接触），以下简称为 L 型电极和 V 型电极。通过这两种接触方式，LED 芯片内部的电流可以是横向流动的，也可以是纵向流动的。由于电流可以纵向流动，因此增大了 LED 的发光面积，从而提高了 LED 的出光效率。因为硅是热的良导体，所以器件的导热性能可以明显改善，从而延长了器件的寿命。
碳化硅衬底
碳化硅衬底（美国的 CREE 公司专门采用 SiC 材料作为衬底）的 LED 芯片电极是 V 型电极，电流是纵向流动的。采用这种衬底制作的器件导电和导热性能都非常好，有利于做成面积较大的大功率器件。采用蓝宝石衬底和碳化硅衬底的 LED 芯片如图 1.7 所示。
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图 1.7 采用蓝宝石衬底与碳化硅衬底的 LED 芯片
碳化硅衬底的导热性能（碳化硅的导热系数为 490 W/（m·K））要比蓝宝石衬底高 10 倍以上。蓝宝石本身是热的不良导体，并且在制作器件时底部需要使用银胶固晶，这种银胶的传热性能也很差。使用碳化硅衬底的芯片电极为 V 型，两个电极分布在器件的表面和底部，所产生的热量可以通过电极直接导出；同时这种衬底不需要电流扩散层，因此光不会被电流扩散层的材料吸收，这样又提高了出光效率。但是相对于蓝宝石衬底而言，碳化硅制造成本较高，实现其商业化还需要降低相应的成本。