Med den hurtige udvikling inden for videnskab og teknologi er anvendelsen af LED-teknologi inden for belysning og display for nylig blevet mere og mere omfattende. Som kernekomponent i LED-teknologi har fremstillingsprocessen og ydeevneegenskaberne ved LED-chips tiltrukket sig stor opmærksomhed.
Hovedformålet med LED-chipproduktion er at skabe en effektiv og pålidelig lavohmisk kontaktelektrode, sikre et lille spændingsfald mellem de kontaktbare materialer og give en passende trådbindingspude, samtidig med at lysudbyttet maksimeres. Belægningsprocessen bruger hovedsageligt vakuumfordampning. I et højvakuummiljø på 4 Pa smeltes materialet ved modstandsopvarmning eller elektronstrålebombardementsopvarmning. Derefter, under lavt tryk, bliver materialet til metaldamp og aflejres på overfladen af halvledermaterialet. Normalt anvendes AuBe, AuZn og andre legeringer til P-type kontaktmetaller, og AuGeNi-legeringer anvendes ofte til N-side kontaktmetaller. Legeringslaget dannet ved belægning skal underkastes en fotolitografiproces for at eksponere så meget af det lysudstrålende område som muligt, så det resterende legeringslag opfylder kravene til lavohmiske kontaktelektroder og trådbindingspuder. Efter fotolitografiprocessen er afsluttet, kræves legeringsprocessen, som generelt udføres under beskyttelse af H2 eller N2. Legeringstiden og -temperaturen bestemmes ud fra faktorer som halvledermaterialets egenskaber og legeringsovnens form. Hvis der er tale om en chipelektrodeproces, såsom blågrøn, skal der tilføjes mere komplekse processer som passiveringsfilmvækst og plasmaætsning.
I LED-chipfremstillingsprocessen har flere forbindelser en betydelig indflydelse på dens optoelektroniske ydeevne. Generelt set er de vigtigste elektriske egenskaber stort set færdiggjort, efter at LED-epitaksialproduktionen er afsluttet. Selvom chippens fremstilling ikke ændrer kernens natur, vil ukorrekte forhold under belægnings- og legeringsprocessen føre til nogle dårlige elektriske parametre. For eksempel, hvis legeringstemperaturen er for høj eller for lav, vil det forårsage dårlig ohmsk kontakt, hvilket er hovedårsagen til det høje fremadrettede spændingsfald VF i chipfremstilling. Efter skæring korroderes chippens kant for at forbedre chippens omvendte lækage. Dette skyldes, at efter at diamantslibeskivebladet er skåret, vil en stor mængde snavspulver forblive på chippens kant. Hvis dette snavs klæber til PN-forbindelsen på LED-chippen, er det let at forårsage lækage eller endda nedbrud. Derudover, hvis fotoresisten på chippens overflade ikke afisoleres rent, vil det føre til problemer såsom vanskeligheder med at svejse ledninger på forsiden og koldsvejsning, og det vil forårsage højt spændingsfald på bagsiden. I chipproduktionsprocessen kan lysintensiteten effektivt forbedres ved at gøre overfladen ru og opdele den i en omvendt trapezformet struktur.
LED-chips er opdelt i chips med lav effekt, mellem effekt og høj effekt i henhold til effekt, og kan opdeles i kategorier som enkeltrør, digital, dotmatrix og dekorativ belysning i henhold til kundernes behov. Chipens specifikke størrelse afhænger af det faktiske produktionsniveau hos forskellige chipproducenter, og der er ingen ensartet standard. Så længe processen opfylder standarden, kan mindre chips øge enhedens output og reducere omkostningerne, og den optoelektroniske ydeevne vil ikke ændre sig fundamentalt. Chippens driftsstrøm er relateret til strømtætheden, der strømmer gennem chippen. Jo mindre chippen er, desto mindre er driftsstrømmen, og jo større chippen er, desto større er driftsstrømmen, og enhedens strømtæthed er stort set den samme. I betragtning af at varmeafledning er et nøgleproblem under høj strøm, er lysudbyttet af chips med høj effekt lavere end for lav strøm. På den anden side vil den fremadrettede ledningsspænding falde på grund af stigningen i chiparealet og faldet i kropsmodstanden.
Arealet af almindelige højtydende LED-chips, der anvendes til hvidt lys på markedet, er generelt omkring 40 mil. Den såkaldte højtydende chip refererer normalt til en elektrisk effekt på mere end 1 W. Da kvanteeffektiviteten generelt er mindre end 20 %, vil det meste af den elektriske energi blive omdannet til varmeenergi, så varmeafledningen fra højtydende chips er ekstremt vigtig, hvilket kræver et større areal af chippen.
Chipprocessen og forarbejdningsudstyret til fremstilling af GaN-epitaksiale materialer adskiller sig væsentligt fra GaP, GaAs og InGaAlP. Substraterne i almindelige røde og gule LED-chips og røde og gule chips med fire elementer med høj lysstyrke bruger sammensatte halvledermaterialer som GaP og GaAs. De kan generelt fremstilles til N-type substrater, som fotolitografisk behandles ved våde processer og endelig skæres til chips med diamantklinger. Den blågrønne chip af GaN-materiale bruger et safirsubstrat. På grund af dets isolering kan det ikke bruges som én pol af LED'en. Det er nødvendigt at lave to P/N-elektroder på den epitaksiale overflade på samme tid gennem en tørætsningsproces, og nogle passiveringsprocesser er også nødvendige. Da safir er hårdt, er det vanskeligt at skære det til chips med diamantklinger, og processen er mere kompliceret end for LED'er lavet af GaP- og GaAs-materialer.
"Transparente elektrode" chips har unikke strukturer og egenskaber. Den såkaldte transparente elektrode skal have to egenskaber: ledningsevne og lystransmission. I øjeblikket anvendes indium-tinoxid (ITO) i vid udstrækning i produktionsprocessen af flydende krystaller, men det kan ikke bruges som loddepude. Når du fremstiller den, skal du først lave en ohmsk elektrode på chippens overflade, derefter dække den med et lag ITO og derefter lægge en loddepude på ITO'ens overflade. På denne måde kan strømmen, der kommer ned fra ledningen, fordeles jævnt til hver ohmsk kontaktelektrode gennem ITO-laget. Samtidig ligger ITO's brydningsindeks mellem brydningsindekset for luft og epitaksialt materiale, hvilket kan øge lysudgangsvinklen og øge lysstrømmen.
Med udviklingen af halvleder-LED-teknologi er anvendelsen af belysning, især hvidlys-LED, blevet et hotspot, men den vigtigste chip- og pakningsteknologi skal stadig forbedres. Med hensyn til chips vil fremtiden være i retning af høj effekt, høj lyseffektivitet og reduceret termisk modstand. Øget effekt betyder at øge den strøm, som chippen bruger. Den mest direkte måde er at øge chippens størrelse. Størrelsen på den i øjeblikket almindelige højeffektchip er omkring 1 mm × 1 mm, og den anvendte strøm er omkring 350 mA. På grund af stigningen i den anvendte strøm er problemet med varmeafledning blevet mere fremtrædende. Nu har chipflip-metoden stort set løst dette problem.
Blå LED'er bruger ofte Al2O3-substrater, som har høj hårdhed og lav termisk og elektrisk ledningsevne. Hvis der anvendes en positiv struktur, vil der ikke blot være antistatiske problemer, men varmeafledning vil også blive et stort problem under høje strømforhold. Samtidig, da den forreste elektrode vender opad, vil den blokere en del af lyset og reducere lysudbyttet. Højtydende blå LED'er kan opnå en mere effektiv lysudbytte gennem chip flip-chip-teknologi sammenlignet med traditionel pakningsteknologi. Den mainstream flip-chip-strukturfremstillingsproces er: først fremstilles en stor blå LED-chip med elektroder, der er egnede til eutektisk svejsning, og samtidig fremstilles et siliciumsubstrat lidt større end den blå LED-chip, og der laves et guldledende lag og et blytrådslag (ultralyds-guldtrådskugleloddeforbindelse) til eutektisk svejsning på det. Derefter anvendes eutektisk svejseudstyr til at svejse den højtydende blå LED-chip til siliciumsubstratet. I denne struktur er det epitaksiale lag i direkte kontakt med siliciumsubstratet, og siliciumsubstratets termiske modstand er meget lavere end safirsubstratets, hvilket effektivt løser varmeafledningsproblemet. Efter at være vendt, vender safirsubstratet opad og bliver den lysudstrålende overflade. På grund af dets gennemsigtighed er lysudstrålende problem også løst.
Brancheeksperter sagde, at med den fortsatte udvikling inden for videnskab og teknologi vil LED-chipteknologi fortsætte med at innovere, og fremtidige LED-lamper forventes at gøre større gennembrud inden for høj effektivitet og lang levetid, hvilket vil bringe mere bekvemmelighed i folks liv.