LED襯底是LED產(chǎn)品的重要組成部分，不同的襯底材料，需要不同的磊晶（晶圓生長）技術(shù)、 芯片加工技術(shù)和封裝技術(shù)，最常見的為氮化物襯底材料等。對(duì)于制作led芯片來說,襯底材料的選用是首要考慮的問題。應(yīng)該采用哪種合適的襯底,需要根據(jù)設(shè)備和LED器件的要求進(jìn)行選擇。 目錄LED襯底材料的要求常見的LED襯底評(píng)價(jià)LED襯底時(shí)考慮的因素LED襯底材料的選擇LED襯底材料的要求 LED燈襯底材料的選擇主要取決于以下9個(gè)方面，襯底的選擇要同時(shí)滿足全部應(yīng)該有的好特性。所以，目前只能通過外延生長技術(shù)的變更和器件加工制程的調(diào)整來適應(yīng)不同襯底上的半導(dǎo)體發(fā)光器件的研發(fā)和生產(chǎn)。用于氮化鎵研究的襯底材料比較多，但是能用于生產(chǎn)的襯底目前只有二種，即藍(lán)寶石Al2O3和碳化硅SiC襯底。
如果我們來看LED襯底材料，好的材料應(yīng)該有的特性如下：
1、結(jié)構(gòu)特性好，晶圓材料與襯底的晶體結(jié)構(gòu)相同或相近、晶格常數(shù)失配度小、結(jié)晶性能好、缺陷密度小。
2、接口特性好，有利于晶圓料成核且黏附性強(qiáng)。
3、化學(xué)穩(wěn)定性好，在晶圓生長的溫度和氣氛中不容易分解和腐蝕。
4、熱學(xué)性能好，包括導(dǎo)熱性好和熱失配度小。
5、導(dǎo)電性好，能制成上下結(jié)構(gòu)。
6、光學(xué)性能好，制作的器件所發(fā)出的光被襯底吸收小。
7、機(jī)械性能好，器件容易加工，包括減薄、拋光和切割等。
8、價(jià)格低廉。
9、大尺寸，一般要求直徑不小于2英寸。
常見的LED襯底 1、氮化鎵襯底
用于氮化鎵生長的最理想的襯底自然是氮化鎵單晶材料，這樣可以大大提高晶圓膜的晶體質(zhì)量，降低位錯(cuò)密度，提高器件工作壽命，提高發(fā)光效率，提高器件工作電流密度。可是，制備氮化鎵體單晶材料非常困難，到目前為止尚未有行之有效的辦法。有研究人員通過HVPE方法在其它襯底(如Al2O3、SiC、LGO)上生長氮化鎵厚膜，然后通過剝離技術(shù)實(shí)現(xiàn)襯底和氮化鎵厚膜的分離，分離后的氮化鎵厚膜可作為外延用的襯底。這樣獲得的氮化鎵厚膜優(yōu)點(diǎn)非常明顯，即以它為襯底外延的氮化鎵薄膜的位錯(cuò)密度，比在Al2O3、SiC上外延的氮化鎵薄膜的位錯(cuò)密度要明顯低；但價(jià)格昂貴。因而氮化鎵厚膜作為半導(dǎo)體照明的襯底之用受到限制。
2、 Al2O3襯底
目前用于氮化鎵生長的最普遍的襯底是Al2O3，其優(yōu)點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性好、不吸收可見光、價(jià)格適中、制造技術(shù)相對(duì)成熟；不足方面雖然很多，但均一一被克服，如很大的晶格失配被過渡層生長技術(shù)所克服，導(dǎo)電性能差通過同側(cè)P、N電極所克服，機(jī)械性能差不易切割通過雷射劃片所克服，很大的熱失配對(duì)外延層形成壓應(yīng)力因而不會(huì)龜裂。但是，差的導(dǎo)熱性在器件小電流工作下沒有暴露出明顯不足，卻在功率型器件大電流工作下問題十分突出。
3、SiC襯底
除了Al2O3襯底外，目前用于氮化鎵生長襯底就是SiC，它在市場(chǎng)上的占有率位居第2，目前還未有第三種襯底用于氮化鎵LED的商業(yè)化生產(chǎn)。它有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，如化學(xué)穩(wěn)定性好、導(dǎo)電性能好、導(dǎo)熱性能好、不吸收可見光等，但不足方面也很突出，如價(jià)格太高、晶體質(zhì)量難以達(dá)到Al2O3和Si那么好、機(jī)械加工性能比較差。 另外，SiC襯底吸收380 nm以下的紫外光，不適合用來研發(fā)380 nm以下的紫外LED。由于SiC襯底優(yōu)異的的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能，不需要像Al2O3襯底上功率型氮化鎵LED器件采用倒裝焊技術(shù)解決散熱問題，而是采用上下電極結(jié)構(gòu)，可以比較好的解決功率型氮化鎵LED器件的散熱問題。目前國際上能提供商用的高質(zhì)量的SiC襯底的廠家只有美國CREE公司。
4、Si襯底
在硅襯底上制備發(fā)光二極管是本領(lǐng)域中夢(mèng)寐以求的一件事情，因?yàn)橐坏┘夹g(shù)獲得突破，晶圓生長成本和器件加工成本將大幅度下降。Si片作為GaN材料的襯底有許多優(yōu)點(diǎn)，如晶體質(zhì)量高，尺寸大，成本低，易加工，良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和熱穩(wěn)定性等。然而，由于GaN外延層與Si襯底之間存在巨大的晶格失配和熱失配，以及在GaN的生長過程中容易形成非晶氮化硅，所以在Si 襯底上很難得到無龜裂及器件級(jí)質(zhì)量的GaN材料。另外，由于硅襯底對(duì)光的吸收嚴(yán)重，LED節(jié)能燈出光效率低。
5、ZnO襯底
之所以ZnO作為GaN晶圓的候選襯底，是因?yàn)樗麄儍烧呔哂蟹浅ｓ@人的相似之處。兩者晶體結(jié)構(gòu)相同、晶格失配度非常小，禁帶寬度接近（能帶不連續(xù)值小，接觸勢(shì)壘�。�。但是，ZnO作為GaN外延襯底的致命的弱點(diǎn)是在GaN外延生長的溫度和氣氛中容易分解和被腐蝕。目前，ZnO半導(dǎo)體材料尚不能用來制造光電子器件或高溫電子器件，主要是材料質(zhì)量達(dá)不到器件水平和P型摻雜問題沒有真正解決，適合ZnO基半導(dǎo)體材料生長的設(shè)備尚未研制成功。今后研發(fā)的重點(diǎn)是尋找合適的生長方法。但是，ZnO本身是一種有潛力的發(fā)光材料。 ZnO的禁帶寬度為3.37 eV，屬直接帶隙，和GaN、SiC、金剛石等寬禁帶半導(dǎo)體材料相比，它在380 nm附近紫光波段發(fā)展?jié)摿ψ畲�，是高效紫光發(fā)光器件、低閾值紫光半導(dǎo)體激光器的候選材料。ZnO材料的生長非常安全，可以采用沒有任何毒性的水為氧源，用有機(jī)金屬鋅為鋅源。
評(píng)價(jià)LED襯底時(shí)考慮的因素 評(píng)價(jià)襯底材料要綜合考慮以下的幾個(gè)因素：
�。�1）襯底與外延膜的晶格匹配
襯底材料和外延膜晶格匹配很重要。晶格匹配包含二個(gè)內(nèi)容：
·外延生長面內(nèi)的晶格匹配，即在生長界面所在平面的某一方向上襯底與外延膜的匹配；
·沿襯底表面法線方向上的匹配。
�。�2）襯底與外延膜的熱膨脹系數(shù)匹配熱膨脹系數(shù)的匹配也很重要，外延膜與襯底材料在熱膨脹系數(shù)上相差過大不僅可能使外延膜質(zhì)量下降，還會(huì)在器件工作過程中，由于發(fā)熱而造成器件的損壞。
（3）襯底與外延膜的化學(xué)穩(wěn)定性匹配襯底材料需要有相當(dāng)好的化學(xué)穩(wěn)定性，不能因?yàn)榕c外延膜的化學(xué)反應(yīng)使外延膜質(zhì)量下降。
�。�4）材料制備的難易程度及成本的高低
考慮到產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要，襯底材料的制備要求簡潔，而且其成本不宜很高。
LED襯底材料的選擇 對(duì)于制作LED芯片來說，襯底材料的選用是首要考慮的問題。應(yīng)該采用哪種合適的襯底，需要根據(jù)設(shè)備和LED器件的要求進(jìn)行選擇。 目前市面上一般有三種材料可作為襯底：
·藍(lán)寶石（Al2O3）
藍(lán)寶石襯底通常，GaN基材料和器件的外延層主要生長在藍(lán)寶石襯底上。藍(lán)寶石襯底有許多的優(yōu)點(diǎn)：首先，藍(lán)寶石襯底的生產(chǎn)技術(shù)成熟、器件質(zhì)量較好；其次，藍(lán)寶石的穩(wěn)定性很好，能夠運(yùn)用在高溫生長過程中；最后，藍(lán)寶石的機(jī)械強(qiáng)度高，易于處理和清洗。因此，大多數(shù)工藝一般都以藍(lán)寶石作為襯底。圖1示例了使用藍(lán)寶石襯底做成的LED芯片。圖1藍(lán)寶石作為襯底的LED芯片使用藍(lán)寶石作為襯底也存在一些問題，例如晶格失配和熱應(yīng)力失配，這會(huì)在外延層中產(chǎn)生大量缺陷，同時(shí)給后續(xù)的器件加工工藝造成困難。藍(lán)寶石是一種絕緣體，常溫下的電阻率大于1011Ω·cm，在這種情況下無法制作垂直結(jié)構(gòu)的器件；通常只在外延層上表面制作n型和p型電極（如圖1所示）。在上表面制作兩個(gè)電極，造成了有效發(fā)光面積減少，同時(shí)增加了器件制造中的光刻和刻蝕工藝過程，結(jié)果使材料利用率降低、成本增加。由于P型GaN摻雜困難，當(dāng)前普遍采用在p型GaN上制備金屬透明電極的方法，使電流擴(kuò)散，以達(dá)到均勻發(fā)光的目的。但是金屬透明電極一般要吸收約30%~40%的光，同時(shí)GaN基材料的化學(xué)性能穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度較高，不容易對(duì)其進(jìn)行刻蝕，因此在刻蝕過程中需要較好的設(shè)備，這將會(huì)增加生產(chǎn)成本。藍(lán)寶石的硬度非常高，在自然材料中其硬度僅次于金剛石，但是在LED器件的制作過程中卻需要對(duì)它進(jìn)行減薄和切割（從400nm減到100nm左右）。添置完成減薄和切割工藝的設(shè)備又要增加一筆較大的投資。藍(lán)寶石的導(dǎo)熱性能不是很好（在100℃約為25W/（m·K））。因此在使用LED器件時(shí)，會(huì)傳導(dǎo)出大量的熱量；特別是對(duì)面積較大的大功率器件，導(dǎo)熱性能是一個(gè)非常重要的考慮因素。為了克服以上困難，很多人試圖將GaN光電器件直接生長在硅襯底上，從而改善導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能。
·硅(Si)
硅襯底目前有部分LED芯片采用硅襯底。硅襯底的芯片電極可采用兩種接觸方式，分別是L接觸（Laterial-contact,水平接觸）和V接觸（Vertical-contact，垂直接觸），以下簡稱為L型電極和V型電極。通過這兩種接觸方式，LED芯片內(nèi)部的電流可以是橫向流動(dòng)的，也可以是縱向流動(dòng)的。由于電流可以縱向流動(dòng)，因此增大了LED的發(fā)光面積，從而提高了LED的出光效率。因?yàn)楣枋菬岬牧紝?dǎo)體，所以器件的導(dǎo)熱性能可以明顯改善，從而延長了器件的壽命。
·碳化硅（SiC）
碳化硅襯底碳化硅襯底（美國的CREE公司專門采用SiC材料作為襯底）的LED芯片電極是L型電極，電流是縱向流動(dòng)的。采用這種襯底制作的器件的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能都非常好，有利于做成面積較大的大功率器件。采用碳化硅襯底的LED芯片如圖2所示。圖2采用藍(lán)寶石襯底與碳化硅襯底的LED芯片碳化硅襯底的導(dǎo)熱性能（碳化硅的導(dǎo)熱系數(shù)為490W/(m·K)）要比藍(lán)寶石襯底高出10倍以上。藍(lán)寶石本身是熱的不良導(dǎo)體，并且在制作器件時(shí)底部需要使用銀膠固晶，這種銀膠的傳熱性能也很差。使用碳化硅襯底的芯片電極為L型，兩個(gè)電極分布在器件的表面和底部，所產(chǎn)生的熱量可以通過電極直接導(dǎo)出；同時(shí)這種襯底不需要電流擴(kuò)散層，因此光不會(huì)被電流擴(kuò)散層的材料吸收，這樣又提高了出光效率。但是相對(duì)于藍(lán)寶石襯底而言，碳化硅制造成本較高，實(shí)現(xiàn)其商業(yè)化還需要降低相應(yīng)的成本。
三種襯底的性能比較前面的內(nèi)容介紹的就是制作LED芯片常用的三種襯底材料。這三種襯底材料的綜合性能比較可參見表1。表1三種襯底材料的性能比較除了以上三種常用的襯底材料之外，還有GaAS、AlN、ZnO等材料也可作為襯底，通常根據(jù)設(shè)計(jì)的需要選擇使用。
現(xiàn)在列舉一些有名公司所用的襯底：
日亞化學(xué)采用藍(lán)寶石襯底，
Cree公司采用炭化硅(SiC)襯底
旭明公司采用銅襯底，在此基礎(chǔ)上生長氮化鎵外延片。
銅、炭化硅材料襯底導(dǎo)電，而藍(lán)寶石襯底不導(dǎo)電，因此制作LED二極管的結(jié)構(gòu)就有了不同。導(dǎo)熱性能上銅導(dǎo)熱好于炭化硅(SiC)，炭化硅(SiC)導(dǎo)熱性能好于藍(lán)寶石，而LED的使用壽命與發(fā)光亮度是與LED的溫度密切相關(guān)的。溫度越高壽命與發(fā)光亮度越低，因此具有銅襯底的LED產(chǎn)品在壽命與發(fā)光亮度要好于炭化硅(SiC)與藍(lán)寶石襯底。
如果我們來看LED襯底材料，好的材料應(yīng)該有的特性如下：
1、結(jié)構(gòu)特性好，晶圓材料與襯底的晶體結(jié)構(gòu)相同或相近、晶格常數(shù)失配度小、結(jié)晶性能好、缺陷密度小。
2、接口特性好，有利于晶圓料成核且黏附性強(qiáng)。
3、化學(xué)穩(wěn)定性好，在晶圓生長的溫度和氣氛中不容易分解和腐蝕。
4、熱學(xué)性能好，包括導(dǎo)熱性好和熱失配度小。
5、導(dǎo)電性好，能制成上下結(jié)構(gòu)。
6、光學(xué)性能好，制作的器件所發(fā)出的光被襯底吸收小。
7、機(jī)械性能好，器件容易加工，包括減薄、拋光和切割等。
8、價(jià)格低廉。
9、大尺寸，一般要求直徑不小于2英寸。
常見的LED襯底 1、氮化鎵襯底
用于氮化鎵生長的最理想的襯底自然是氮化鎵單晶材料，這樣可以大大提高晶圓膜的晶體質(zhì)量，降低位錯(cuò)密度，提高器件工作壽命，提高發(fā)光效率，提高器件工作電流密度。可是，制備氮化鎵體單晶材料非常困難，到目前為止尚未有行之有效的辦法。有研究人員通過HVPE方法在其它襯底(如Al2O3、SiC、LGO)上生長氮化鎵厚膜，然后通過剝離技術(shù)實(shí)現(xiàn)襯底和氮化鎵厚膜的分離，分離后的氮化鎵厚膜可作為外延用的襯底。這樣獲得的氮化鎵厚膜優(yōu)點(diǎn)非常明顯，即以它為襯底外延的氮化鎵薄膜的位錯(cuò)密度，比在Al2O3、SiC上外延的氮化鎵薄膜的位錯(cuò)密度要明顯低；但價(jià)格昂貴。因而氮化鎵厚膜作為半導(dǎo)體照明的襯底之用受到限制。
2、 Al2O3襯底
目前用于氮化鎵生長的最普遍的襯底是Al2O3，其優(yōu)點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性好、不吸收可見光、價(jià)格適中、制造技術(shù)相對(duì)成熟；不足方面雖然很多，但均一一被克服，如很大的晶格失配被過渡層生長技術(shù)所克服，導(dǎo)電性能差通過同側(cè)P、N電極所克服，機(jī)械性能差不易切割通過雷射劃片所克服，很大的熱失配對(duì)外延層形成壓應(yīng)力因而不會(huì)龜裂。但是，差的導(dǎo)熱性在器件小電流工作下沒有暴露出明顯不足，卻在功率型器件大電流工作下問題十分突出。
3、SiC襯底
除了Al2O3襯底外，目前用于氮化鎵生長襯底就是SiC，它在市場(chǎng)上的占有率位居第2，目前還未有第三種襯底用于氮化鎵LED的商業(yè)化生產(chǎn)。它有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，如化學(xué)穩(wěn)定性好、導(dǎo)電性能好、導(dǎo)熱性能好、不吸收可見光等，但不足方面也很突出，如價(jià)格太高、晶體質(zhì)量難以達(dá)到Al2O3和Si那么好、機(jī)械加工性能比較差。 另外，SiC襯底吸收380 nm以下的紫外光，不適合用來研發(fā)380 nm以下的紫外LED。由于SiC襯底優(yōu)異的的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能，不需要像Al2O3襯底上功率型氮化鎵LED器件采用倒裝焊技術(shù)解決散熱問題，而是采用上下電極結(jié)構(gòu)，可以比較好的解決功率型氮化鎵LED器件的散熱問題。目前國際上能提供商用的高質(zhì)量的SiC襯底的廠家只有美國CREE公司。
4、Si襯底
在硅襯底上制備發(fā)光二極管是本領(lǐng)域中夢(mèng)寐以求的一件事情，因?yàn)橐坏┘夹g(shù)獲得突破，晶圓生長成本和器件加工成本將大幅度下降。Si片作為GaN材料的襯底有許多優(yōu)點(diǎn)，如晶體質(zhì)量高，尺寸大，成本低，易加工，良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和熱穩(wěn)定性等。然而，由于GaN外延層與Si襯底之間存在巨大的晶格失配和熱失配，以及在GaN的生長過程中容易形成非晶氮化硅，所以在Si 襯底上很難得到無龜裂及器件級(jí)質(zhì)量的GaN材料。另外，由于硅襯底對(duì)光的吸收嚴(yán)重，LED節(jié)能燈出光效率低。
5、ZnO襯底評(píng)價(jià)LED襯底時(shí)考慮的因素 評(píng)價(jià)襯底材料要綜合考慮以下的幾個(gè)因素：
�。�1）襯底與外延膜的晶格匹配
襯底材料和外延膜晶格匹配很重要。晶格匹配包含二個(gè)內(nèi)容：
·外延生長面內(nèi)的晶格匹配，即在生長界面所在平面的某一方向上襯底與外延膜的匹配；
·沿襯底表面法線方向上的匹配。
�。�2）襯底與外延膜的熱膨脹系數(shù)匹配熱膨脹系數(shù)的匹配也很重要，外延膜與襯底材料在熱膨脹系數(shù)上相差過大不僅可能使外延膜質(zhì)量下降，還會(huì)在器件工作過程中，由于發(fā)熱而造成器件的損壞。
（3）襯底與外延膜的化學(xué)穩(wěn)定性匹配襯底材料需要有相當(dāng)好的化學(xué)穩(wěn)定性，不能因?yàn)榕c外延膜的化學(xué)反應(yīng)使外延膜質(zhì)量下降。
�。�4）材料制備的難易程度及成本的高低
考慮到產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要，襯底材料的制備要求簡潔，而且其成本不宜很高。
LED襯底材料的選擇 對(duì)于制作LED芯片來說，襯底材料的選用是首要考慮的問題。應(yīng)該采用哪種合適的襯底，需要根據(jù)設(shè)備和LED器件的要求進(jìn)行選擇。 目前市面上一般有三種材料可作為襯底：
·藍(lán)寶石（Al2O3）
藍(lán)寶石襯底通常，GaN基材料和器件的外延層主要生長在藍(lán)寶石襯底上。藍(lán)寶石襯底有許多的優(yōu)點(diǎn)：首先，藍(lán)寶石襯底的生產(chǎn)技術(shù)成熟、器件質(zhì)量較好；其次，藍(lán)寶石的穩(wěn)定性很好，能夠運(yùn)用在高溫生長過程中；最后，藍(lán)寶石的機(jī)械強(qiáng)度高，易于處理和清洗。因此，大多數(shù)工藝一般都以藍(lán)寶石作為襯底。圖1示例了使用藍(lán)寶石襯底做成的LED芯片。圖1藍(lán)寶石作為襯底的LED芯片使用藍(lán)寶石作為襯底也存在一些問題，例如晶格失配和熱應(yīng)力失配，這會(huì)在外延層中產(chǎn)生大量缺陷，同時(shí)給后續(xù)的器件加工工藝造成困難。藍(lán)寶石是一種絕緣體，常溫下的電阻率大于1011Ω·cm，在這種情況下無法制作垂直結(jié)構(gòu)的器件；通常只在外延層上表面制作n型和p型電極（如圖1所示）。在上表面制作兩個(gè)電極，造成了有效發(fā)光面積減少，同時(shí)增加了器件制造中的光刻和刻蝕工藝過程，結(jié)果使材料利用率降低、成本增加。由于P型GaN摻雜困難，當(dāng)前普遍采用在p型GaN上制備金屬透明電極的方法，使電流擴(kuò)散，以達(dá)到均勻發(fā)光的目的。但是金屬透明電極一般要吸收約30%~40%的光，同時(shí)GaN基材料的化學(xué)性能穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度較高，不容易對(duì)其進(jìn)行刻蝕，因此在刻蝕過程中需要較好的設(shè)備，這將會(huì)增加生產(chǎn)成本。藍(lán)寶石的硬度非常高，在自然材料中其硬度僅次于金剛石，但是在LED器件的制作過程中卻需要對(duì)它進(jìn)行減薄和切割（從400nm減到100nm左右）。添置完成減薄和切割工藝的設(shè)備又要增加一筆較大的投資。藍(lán)寶石的導(dǎo)熱性能不是很好（在100℃約為25W/（m·K））。因此在使用LED器件時(shí)，會(huì)傳導(dǎo)出大量的熱量；特別是對(duì)面積較大的大功率器件，導(dǎo)熱性能是一個(gè)非常重要的考慮因素。為了克服以上困難，很多人試圖將GaN光電器件直接生長在硅襯底上，從而改善導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能。
·硅(Si)
硅襯底目前有部分LED芯片采用硅襯底。硅襯底的芯片電極可采用兩種接觸方式，分別是L接觸（Laterial-contact,水平接觸）和V接觸（Vertical-contact，垂直接觸），以下簡稱為L型電極和V型電極。通過這兩種接觸方式，LED芯片內(nèi)部的電流可以是橫向流動(dòng)的，也可以是縱向流動(dòng)的。由于電流可以縱向流動(dòng)，因此增大了LED的發(fā)光面積，從而提高了LED的出光效率。因?yàn)楣枋菬岬牧紝?dǎo)體，所以器件的導(dǎo)熱性能可以明顯改善，從而延長了器件的壽命。
·碳化硅（SiC）
碳化硅襯底碳化硅襯底（美國的CREE公司專門采用SiC材料作為襯底）的LED芯片電極是L型電極，電流是縱向流動(dòng)的。采用這種襯底制作的器件的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能都非常好，有利于做成面積較大的大功率器件。采用碳化硅襯底的LED芯片如圖2所示。圖2采用藍(lán)寶石襯底與碳化硅襯底的LED芯片碳化硅襯底的導(dǎo)熱性能（碳化硅的導(dǎo)熱系數(shù)為490W/(m·K)）要比藍(lán)寶石襯底高出10倍以上。藍(lán)寶石本身是熱的不良導(dǎo)體，并且在制作器件時(shí)底部需要使用銀膠固晶，這種銀膠的傳熱性能也很差。使用碳化硅襯底的芯片電極為L型，兩個(gè)電極分布在器件的表面和底部，所產(chǎn)生的熱量可以通過電極直接導(dǎo)出；同時(shí)這種襯底不需要電流擴(kuò)散層，因此光不會(huì)被電流擴(kuò)散層的材料吸收，這樣又提高了出光效率。但是相對(duì)于藍(lán)寶石襯底而言，碳化硅制造成本較高，實(shí)現(xiàn)其商業(yè)化還需要降低相應(yīng)的成本。
三種襯底的性能比較前面的內(nèi)容介紹的就是制作LED芯片常用的三種襯底材料。這三種襯底材料的綜合性能比較可參見表1。表1三種襯底材料的性能比較除了以上三種常用的襯底材料之外，還有GaAS、AlN、ZnO等材料也可作為襯底，通常根據(jù)設(shè)計(jì)的需要選擇使用。
現(xiàn)在列舉一些有名公司所用的襯底：
日亞化學(xué)采用藍(lán)寶石襯底，
Cree公司采用炭化硅(SiC)襯底
旭明公司采用銅襯底，在此基礎(chǔ)上生長氮化鎵外延片。
銅、炭化硅材料襯底導(dǎo)電，而藍(lán)寶石襯底不導(dǎo)電，因此制作LED二極管的結(jié)構(gòu)就有了不同。導(dǎo)熱性能上銅導(dǎo)熱好于炭化硅(SiC)，炭化硅(SiC)導(dǎo)熱性能好于藍(lán)寶石，而LED的使用壽命與發(fā)光亮度是與LED的溫度密切相關(guān)的。溫度越高壽命與發(fā)光亮度越低，因此具有銅襯底的LED產(chǎn)品在壽命與發(fā)光亮度要好于炭化硅(SiC)與藍(lán)寶石襯底。
