LED芯片制造是一个复杂的半导体工艺过程，主要步骤和流程如下：

核心制造步骤（前道工艺）

1. 衬底准备

   • 常用材料：蓝宝石（Al₂O₃）、硅（Si）、碳化硅（SiC）
   • 清洗抛光：去除表面杂质，确保平整度（粗糙度＜0.3nm）

2. 外延生长（关键步骤）

   • 工艺：金属有机化学气相沉积（MOCVD）
   • 生长结构：

     n型GaN层 → 多量子阱发光层（InGaN/GaN） → p型GaN层  

   • 温度控制：1000-1100℃精准温控（±1℃精度）

3. 光刻工艺

   • 涂胶：旋涂光刻胶（厚度1-3μm）
   • 曝光：深紫外线（DUV，波长248/193nm）图形转移
   • 显影：形成微米级精细图案（线宽可达2-3μm）

4. 刻蚀成型

   • 干法刻蚀：ICP（电感耦合等离子体）刻蚀
   • 深度控制：精确刻穿至n-GaN层（深度约4-6μm）
   • 侧壁角度：70-85°控制（影响出光效率）

5. 电极制作

   • P电极：Ni/Au合金（透光导电层，厚度10-30nm）
   • N电极：Ti/Al/Ti/Au叠层（欧姆接触）
   • 退火处理：400-500℃氮气环境（降低接触电阻）

6. 钝化保护

   • 沉积SiO₂/SiNₓ介质层（厚度200-500nm）
   • 光刻开窗：露出电极焊盘区域

后道工艺

7. 研磨减薄

   • 机械研磨：衬底减薄至100-150μm
   • CMP抛光：降低表面粗糙度（Ra＜5nm）

8. 切割裂片

   • 激光隐切：紫外激光（355nm）内部改性
   • 裂片精度：芯片尺寸误差±10μm

9. 测试分选（Sorting）

   • 光电参数测试：电压VF（2.8-3.4V）、波长（±2nm bins）、亮度（mcd分级）
   • 不良率控制：通常＜0.2%（高端产品）

特殊工艺

• 垂直结构LED：需要激光剥离（LLO）技术去除蓝宝石衬底
• 倒装芯片（Flip Chip）：制作凸点（SnAg/Cu Pillar）实现直接焊接
• 微缩化技术：Mini/Micro LED
  • 芯片尺寸：Mini LED（50-200μm），Micro LED（＜50μm）
  • 巨量转移精度：±0.5μm@3σ

技术演进要点

1. 外延效率：新一代MOCVD产能提升至180片/炉（6英寸）
2. 量子阱结构：多量子阱（MQW）层数增至10-15对
3. 图案化衬底（PSS）：微锥形阵列（周期3μm，高度1.5μm）提升光效＞30%
4. 激光设备：UV皮秒激光（＜10ps）应用于晶圆划片

整个流程需在千级/百级无尘室完成，约85%工序需光刻工艺配合。当前高端LED芯片的制造周期达15-20天，涉及200+工艺步骤。随着Micro LED发展，芯片制造正向半导体级精度（＜1μm）演进，与硅基CMOS工艺加速融合。