三种主流 LED 芯片技术解析

LED 芯片作为半导体照明核心部件，其结构设计直接影响性能与应用。目前主流的正装、倒装和垂直三类芯片各有技术特点，以下展开解析。

正装 LED 芯片：传统主流之选

正装 LED 是最早出现的结构，从上至下依次为电极、P 型半导体层、发光层、N 型半导体层和蓝宝石衬底。其核心问题在于散热：PN 结热量需经蓝宝石衬底传导至热沉，而蓝宝石导热性差（约 20 W/(m?K)），易导致效率下降和可靠性降低。

性能上，正装芯片结构简单、工艺成熟、成本较低，适合大规模量产。但短板明显：P、N 电极同侧导致电流横向流动时出现拥挤，限制驱动电流；蓝宝石衬底阻碍散热；温湿度变化可能引发电极金属迁移，小尺寸芯片短路风险增加。

按功率可分为三类：小功率芯片采用 MESA、ITO、PAD 三次光刻；中功率芯片增加 CBL 和 PV 光刻共五次制程，背镀 DBR 提升亮度；大功率芯片沿用五次光刻，背镀层改为 ODR。目前，蓝宝石衬底正装芯片因成本优势，仍是室内照明、指示灯等中低功率场景的主流选择。

倒装 LED 芯片：高效散热新方案

倒装芯片结构倒置，从上至下为蓝宝石衬底、N 型层、P 型层和电极。革新点在于热量无需经蓝宝石，直接通过电极传导至 Si 热沉（Si 导热系数约 150 W/(m?K)），散热效率大幅提升；底面电极设计避免遮光，光提取效率更高。

其优势显著：支持大电流驱动，适合高功率场景；芯片可小型化、高密度化，电极间距远减少短路风险；散热优化延长寿命，抗静电能力增强，还简化后续封装。但制造设备要求高、成本较高，目前厂商参与度低，市场应用尚未普及，不过在汽车大灯、高端显示等领域前景广阔。

垂直 LED 芯片：衬底革新突破

垂直芯片用 Si、Ge、Cu 等高导热衬底替代蓝宝石，从根本解决散热问题。采用通孔垂直结构，无需金线连接，显著降低封装厚度。

性能亮点包括：兼容红、绿、蓝及紫外全色系；所有工艺在晶圆水平完成，一致性好；抗静电能力强，可通过大直径或多数量通孔进一步提升散热。但工艺复杂，激光剥离、衬底键合等步骤技术要求高，导致合格率较低。

制备需经表面处理、台面蚀刻等步骤，核心是实现外延层与高热导率衬底的稳定键合。虽解决了散热痛点，但因成本和工艺问题，目前发展平缓，主要应用于特种照明等高端场景。