Напоследък, с бързото развитие на науката и технологиите, приложението на Светодиод технологията в областта на осветлението и дисплеите става все по-широкообхватно. Като основен компонент на Светодиод технологията, производственият процес и характеристиките на Светодиод чиповете привличат голямо внимание.
Основната цел на производството на Светодиод чипове е да се създаде ефективен и надежден нискоомичен контактен електрод, да се гарантира, че падът на напрежението между контактуващите материали е малък, и да се осигури подходяща свързваща подложка за проводници, като същевременно се увеличи максимално ефективността на светлинния поток. Процесът на нанасяне на покритие най-често използва вакуумно изпаряване. Във висок вакуум от 4Pa материалът се стопява чрез съпротивително нагряване или нагряване с електроннолъчева бомбардировка. След това, под ниско налягане, материалът се превръща в метална пара и се отлага върху повърхността на полупроводниковия материал. Обикновено AuBe, AuZn и други сплави се използват за P-тип контактни метали, а AuGeNi сплави често се използват за N-странични контактни метали. Слоят от сплав, образуван чрез нанасяне на покритието, трябва да бъде подложен на фотолитографски процес, за да се изложи възможно най-голяма част от излъчващата светлина площ, така че останалият слой от сплавта да отговаря на изискванията за нискоомични контактни електроди и свързващи подложки за проводници. След завършване на фотолитографския процес е необходим процес на легиране, който обикновено се извършва под защитата на H2 или N2. Времето и температурата на легиране се определят в зависимост от фактори като характеристиките на полупроводниковия материал и вида на легиращата пещ. Ако се използва процес с чип електрод, например синьо-зелен, е необходимо да се добавят по-сложни процеси, като например растеж на пасивационен филм и плазмено ецване.
В процеса на производство на Светодиод чипове, множеството връзки оказват значително влияние върху оптоелектронните им характеристики. Най-общо казано, след завършване на епитаксиалното производство на Светодиод, основните електрически свойства са основно финализирани. Въпреки че производството на чипа няма да промени основната му природа, неправилните условия по време на процеса на покритие и легиране ще доведат до някои лоши електрически параметри. Например, ако температурата на легиране е твърде висока или твърде ниска, това ще доведе до лош омичен контакт, което е основната причина за високия пад на напрежението в права посока (ВФ) при производството на чипове. След рязане ръбът на чипа корозира, за да се подобри обратното изтичане на чипа. Това е така, защото след рязане с диамантено-шлифовъчно острие, по ръба на чипа ще остане голямо количество отломки от прах. Ако тези отломки залепнат за ПН-прехода на Светодиод чипа, лесно е да се причини изтичане или дори повреда. Освен това, ако фоторезистът върху повърхността на чипа не е отстранен чисто, това ще доведе до проблеми като трудности при заваряване на проводници от предната страна и студено заваряване, и ще причини висок пад на напрежение от задната страна. В процеса на производство на чипове, интензитетът на светлината може да бъде ефективно подобрен чрез награпяване на повърхността и разделянето ѝ на обърната трапецовидна структура.
Светодиод чиповете се разделят на нискоенергийни, средноенергийни и високоенергийни чипове според мощността, а според нуждите на клиента могат да се разделят на еднотръбни, цифрови, матрични и декоративни осветителни категории. Конкретният размер на чипа зависи от действителното ниво на производство на различните производители на чипове и няма унифициран стандарт. Стига процесът да отговаря на стандарта, по-малките чипове могат да увеличат производителността на единица и да намалят разходите, а оптоелектронните характеристики няма да се променят съществено. Работният ток на чипа е свързан с плътността на тока, протичащ през него. Колкото по-малък е чипът, толкова по-малък е работният ток, а колкото по-голям е чипът, толкова по-голям е работният ток, а плътността на тока на единица е почти сходна. Като се има предвид, че разсейването на топлината е ключов проблем при висок ток, светлинната ефективност на високоенергийните чипове е по-ниска от тази на ниския ток. От друга страна, поради увеличаването на площта на чипа и намаляването на съпротивлението на тялото, напрежението на проводимост в права посока ще намалее.
Площта на често срещаните високомощни Светодиод чипове, използвани за бяла светлина на пазара, обикновено е около 40 милиона. Така нареченият високомощен чип обикновено се отнася до електрическа мощност над 1 W. Тъй като квантовата ефективност обикновено е по-малка от 20%, по-голямата част от електрическата енергия ще се преобразува в топлинна енергия, така че разсейването на топлината на високомощните чипове е изключително важно, което изисква чипът да има по-голяма площ.
Процесът на чиповете и оборудването за обработка за производство на GaN епитаксиални материали се различават значително от тези на GaP, GaAs и InGaAlP. Субстратите на обикновените червени и жълти Светодиод чипове и четириелементните червени и жълти чипове с висока яркост използват сложни полупроводникови материали като GaP и GaAs. Те обикновено могат да бъдат изработени в N-тип субстрати, които се фотолитографски обработват чрез мокри процеси и накрая се нарязват на чипове с диамантени дискове. Синьо-зеленият чип от GaN материал използва сапфирен субстрат. Поради своята изолация, той не може да се използва като един полюс на светодиода. Необходимо е да се направят два P/N електрода върху епитаксиалната повърхност едновременно чрез процес на сухо ецване, а също така са необходими някои процеси на пасивация. Тъй като сапфирът е твърд, е трудно да се нареже на чипове с диамантени дискове и процесът му е по-сложен от този на светодиодите, изработени от GaP и GaAs материали.
Прозрачните електродие ...
С развитието на полупроводниковата Светодиод технология, приложението на осветлението, особено на Светодиод с бяла светлина, се превърна в гореща точка, но ключовата технология за чипове и опаковки все още се нуждае от подобрение. По отношение на чиповете, бъдещето ще бъде към висока мощност, висока светлинна ефективност и намалено термично съпротивление. Увеличаването на мощността означава увеличаване на тока, използван от чипа. Най-прекият начин е да се увеличи размерът на чипа. Размерът на често срещаните в момента високомощни чипове е около 1 мм × 1 мм, а използваният ток е около 350 мА. Поради увеличаването на използвания ток, проблемът с разсейването на топлината става все по-очевиден. Сега методът на обръщане на чипа основно решава този проблем.
Сините светодиоди често използват Al2O3 субстрати, които имат висока твърдост и ниска топло- и електрическа проводимост. Ако се използва положителна структура, не само ще има проблеми с антистатичното статично електричество, но и разсейването на топлината ще се превърне в основен проблем при условия на висок ток. В същото време, тъй като предният електрод е обърнат нагоре, той ще блокира част от светлината и ще намали светлинната ефективност. Високомощните сини светодиоди могат да получат по-ефективен светлинен поток чрез технологията „чип-флип-чип“ в сравнение с традиционната технология за опаковане. Основният процес на производство на флип-чип структури е: първо се подготвя син Светодиод чип с голям размер с електроди, подходящи за евтектично заваряване, и едновременно с това се подготвя силициев субстрат, малко по-голям от синия Светодиод чип, и се прави златен проводим слой и слой от оловна тел (ултразвукова спойка със златна тел) за евтектично заваряване върху него. След това се използва оборудване за евтектично заваряване, за да се заварят високомощният син Светодиод чип към силициевия субстрат. В тази структура епитаксиалният слой е в директен контакт със силициевия субстрат, а термичното съпротивление на силициевия субстрат е много по-ниско от това на сапфирения субстрат, което ефективно решава проблема с разсейването на топлината. След обръщане, сапфиреният субстрат е обърнат нагоре, за да се превърне в повърхност, излъчваща светлина. Благодарение на прозрачността си, проблемът с излъчването на светлина също е решен.
Експерти от индустрията заявиха, че с непрекъснатия напредък на науката и технологиите, технологията на Светодиод чиповете ще продължи да бъде иновативна и се очаква бъдещите Светодиод лампи да постигнат по-големи пробиви във висока ефективност и дълъг живот, носейки повече удобство в живота на хората.