Dankzij de snelle ontwikkeling van wetenschap en technologie is de toepassing van ledtechnologie in verlichting en displays de laatste tijd steeds uitgebreider geworden. Als kerncomponent van ledtechnologie hebben het productieproces en de prestatiekenmerken van ledchips veel aandacht getrokken.
Het hoofddoel van de productie van LED-chips is het creëren van een effectieve en betrouwbare laagohmige contactelektrode, het garanderen van een kleine spanningsval tussen de contacteerbare materialen en het bieden van een geschikte draadverbindingspad, terwijl tegelijkertijd de lichtopbrengst wordt gemaximaliseerd. Het coatingproces maakt voornamelijk gebruik van vacuümverdamping. In een hoog vacuüm van 4 Pa wordt het materiaal gesmolten door weerstandsverhitting of verhitting met elektronenbundelbombardement. Vervolgens wordt het materiaal onder lage druk omgezet in metaaldamp en neergeslagen op het oppervlak van het halfgeleidermateriaal. Meestal worden AuBe, AuZn en andere legeringen gebruikt voor P-type contactmetalen, en AuGeNi-legeringen worden vaak gebruikt voor N-zijdige contactmetalen. De door de coating gevormde legeringslaag moet worden onderworpen aan een fotolithografieproces om zoveel mogelijk van het lichtgevende oppervlak bloot te leggen, zodat de resterende legeringslaag voldoet aan de eisen voor laagohmige contactelektroden en draadverbindingspads. Nadat het fotolithografieproces is voltooid, is het legeringsproces vereist, dat over het algemeen wordt uitgevoerd onder bescherming van H2 of N2. De legeringstijd en -temperatuur worden bepaald op basis van factoren zoals de eigenschappen van het halfgeleidermateriaal en de vorm van de legeringsoven. Als er een chipelektrodeproces zoals blauwgroen wordt toegepast, moeten complexere processen zoals passiveringsfilmgroei en plasma-etsen worden toegevoegd.
In het productieproces van LED-chips hebben meerdere verbindingen een aanzienlijke invloed op de opto-elektronische prestaties. Over het algemeen zijn de belangrijkste elektrische eigenschappen na voltooiing van de epitaxiale productie van LED's in principe vastgelegd. Hoewel de chipproductie de kern van de chip niet zal veranderen, kunnen onjuiste omstandigheden tijdens het coating- en legeringsproces leiden tot slechte elektrische parameters. Een te hoge of te lage legeringstemperatuur kan bijvoorbeeld leiden tot een slecht ohms contact, wat de belangrijkste reden is voor de hoge doorlaatspanning (VF) bij chipproductie. Na het snijden corrodeert de chiprand om de lekstroom in de chip te verminderen. Dit komt doordat er na het snijden van de diamantslijpschijf een grote hoeveelheid rommelpoeder op de chiprand achterblijft. Als dit rommelpoeder aan de PN-overgang van de LED-chip blijft plakken, kan dit gemakkelijk lekkage of zelfs een defect veroorzaken. Bovendien kan het niet goed verwijderen van de fotoresist op het chipoppervlak leiden tot problemen zoals problemen bij het lassen van draden aan de voorzijde en koudlassen, en tot een hoge spanningsval aan de achterzijde. Bij het chipproductieproces kan de lichtintensiteit effectief worden verbeterd door het oppervlak ruw te maken en het te verdelen in een omgekeerde trapeziumstructuur.
LED-chips worden op basis van vermogen onderverdeeld in laagvermogen-, gemiddeldvermogen- en hoogvermogenchips. Ze kunnen, afhankelijk van de behoeften van de klant, worden onderverdeeld in de categorieën enkelvoudige buis, digitale chips, dot-matrixchips en decoratieve verlichting. De specifieke grootte van de chip hangt af van het daadwerkelijke productieniveau van verschillende chipfabrikanten en er is geen uniforme standaard. Zolang het proces aan de standaard voldoet, kunnen kleinere chips de output per eenheid verhogen en de kosten verlagen, zonder dat de opto-elektronische prestaties fundamenteel veranderen. De bedrijfsstroom van de chip is gerelateerd aan de stroomdichtheid die erdoorheen loopt. Hoe kleiner de chip, hoe lager de bedrijfsstroom, en hoe groter de chip, hoe groter de bedrijfsstroom. De stroomdichtheid per eenheid is in principe vergelijkbaar. Aangezien warmteafvoer een belangrijk aspect is bij hoge stroomsterktes, is de lichtopbrengst van hoogvermogenchips lager dan die van laagvermogenchips. Aan de andere kant zal de doorlaatspanning afnemen door de toename van het chipoppervlak en de afname van de weerstand van de behuizing.
De oppervlakte van gangbare high-power ledchips voor wit licht bedraagt doorgaans ongeveer 40 mil. Een zogenaamde high-power chip verwijst doorgaans naar een elektrisch vermogen van meer dan 1 W. Omdat de kwantumefficiëntie doorgaans minder dan 20% bedraagt, wordt het grootste deel van de elektrische energie omgezet in warmte-energie. De warmteafvoer van high-power chips is daarom van groot belang, wat een groter oppervlak vereist.
Het chipproces en de verwerkingsapparatuur voor de productie van GaN-epitaxiale materialen verschillen aanzienlijk van die van GaP, GaAs en InGaAlP. De substraten van gewone rode en gele LED-chips en rode en gele chips met vier elementen met hoge helderheid maken gebruik van samengestelde halfgeleidermaterialen zoals GaP en GaAs. Deze kunnen over het algemeen worden verwerkt tot N-type substraten, die fotolithografisch worden verwerkt met behulp van natte processen en uiteindelijk tot chips worden gesneden met behulp van diamantschijven. De blauwgroene chip van GaN-materiaal maakt gebruik van een saffiersubstraat. Vanwege de isolatie kan dit substraat niet als één pool van de LED worden gebruikt. Het is noodzakelijk om twee P/N-elektroden tegelijkertijd op het epitaxiale oppervlak aan te brengen door middel van een droog etsproces, en er zijn ook enkele passiveringsprocessen vereist. Omdat saffier hard is, is het moeilijk om het tot chips te snijden met behulp van diamantschijven, en het proces is complexer dan dat van LED's van GaP- en GaAs-materialen.
"Transparante elektrode"-chips hebben unieke structuren en eigenschappen. De zogenaamde transparante elektrode moet twee eigenschappen hebben: geleidbaarheid en lichttransmissie. Momenteel wordt indiumtinoxide (ITO) veel gebruikt in het productieproces van vloeibare kristallen, maar het kan niet als soldeerpad worden gebruikt. Bij de productie ervan moet je eerst een ohmse elektrode op het oppervlak van de chip aanbrengen, deze vervolgens bedekken met een laag ITO en vervolgens een soldeerpad op het oppervlak van de ITO plateren. Op deze manier kan de stroom die van de draad komt gelijkmatig worden verdeeld over elke ohmse contactelektrode via de ITO-laag. Tegelijkertijd ligt de brekingsindex van ITO tussen de brekingsindex van lucht en epitaxiaal materiaal, wat de lichtuitvoerhoek en de lichtstroom kan vergroten.
Met de ontwikkeling van halfgeleider-ledtechnologie is de toepassing van verlichting, met name witlicht-leds, een hot spot geworden, maar de belangrijkste chip- en verpakkingstechnologie moet nog worden verbeterd. Wat chips betreft, ligt de toekomst in de richting van een hoog vermogen, een hoge lichtefficiëntie en een lagere thermische weerstand. Een hoger vermogen betekent een hogere stroomsterkte. De meest directe manier is om de chip groter te maken. De grootte van de momenteel gangbare high-power-chip is ongeveer 1 mm × 1 mm en de stroomsterkte is ongeveer 350 mA. Door de toename van de stroomsterkte is het probleem van warmteafvoer prominenter geworden. De chipflipmethode heeft dit probleem nu grotendeels opgelost.
Blauwe leds maken vaak gebruik van Al2O3-substraten, die een hoge hardheid en een lage thermische en elektrische geleidbaarheid hebben. Bij gebruik van een positieve structuur ontstaan niet alleen antistatische problemen, maar wordt ook warmteafvoer een groot probleem bij hoge stroomsterktes. Tegelijkertijd blokkeert de voorste elektrode, omdat deze naar boven is gericht, een deel van het licht en vermindert de lichtopbrengst. Krachtige blauwe leds kunnen een effectievere lichtopbrengst behalen dankzij chip-flip-chiptechnologie in vergelijking met traditionele verpakkingstechnologie. Het gangbare productieproces van een flip-chipstructuur is als volgt: eerst wordt een grote blauwe led-chip voorbereid met elektroden die geschikt zijn voor eutectisch lassen. Tegelijkertijd wordt een siliciumsubstraat voorbereid dat iets groter is dan de blauwe led-chip. Vervolgens wordt een gouden geleidende laag en een looddraadlaag (ultrasoon gouddraad-soldeerverbinding) aangebracht voor eutectisch lassen. Gebruik vervolgens eutectische lasapparatuur om de krachtige blauwe led-chip aan het siliciumsubstraat te lassen. In deze structuur staat de epitaxiale laag direct in contact met het siliciumsubstraat, en de thermische weerstand van het siliciumsubstraat is veel lager dan die van het saffiersubstraat, wat het warmteafvoerprobleem effectief oplost. Na het omdraaien is het saffiersubstraat naar boven gericht en vormt het het lichtgevende oppervlak. Door de transparantie is het lichtgevende probleem ook opgelost.
Volgens experts in de sector zal de LED-chiptechnologie zich blijven vernieuwen dankzij de voortdurende vooruitgang in wetenschap en technologie. Verwacht wordt dat toekomstige LED-lampen grotere doorbraken zullen bieden op het gebied van hoge efficiëntie en een langere levensduur, wat het leven van mensen gemakkelijker zal maken.