최근 과학기술의 급속한 발전으로 조명 및 디스플레이 분야에서 주도의 기술의 응용이 더욱 확대되고 있습니다. 주도의 기술의 핵심 요소인 주도의 칩의 제조 공정과 성능 특성은 많은 관심을 받고 있습니다.
주도의 칩 제조의 주요 목표는 효과적이고 신뢰할 수 있는 저저항 접촉 전극을 제작하고, 접촉 가능한 재료 간의 전압 강하를 최소화하며, 적절한 와이어 본딩 패드를 제공하는 동시에 광 출력 효율을 극대화하는 것입니다. 코팅 공정은 주로 진공 증착을 사용합니다. 4Pa의 고진공 환경에서 저항 가열 또는 전자빔 충격 가열을 통해 재료를 용융합니다. 그런 다음 저압에서 재료는 금속 증기가 되어 반도체 재료 표면에 증착됩니다. 일반적으로 오베, 금 아연 및 기타 합금은 P형 접촉 금속에 사용되고, 오제니 합금은 N형 접촉 금속에 자주 사용됩니다. 코팅으로 형성된 합금층은 포토리소그래피 공정을 통해 발광 영역을 최대한 노출시켜 남은 합금층이 저저항 접촉 전극 및 와이어 본딩 패드의 요구 사항을 충족하도록 해야 합니다. 포토리소그래피 공정이 완료된 후에는 일반적으로 H₂ 또는 N₂의 보호 하에 수행되는 합금화 공정이 필요합니다. 합금화 시간과 온도는 반도체 재료의 특성, 합금로의 형태 등의 요인에 따라 결정됩니다. 청록색과 같은 칩 전극 공정이 필요한 경우, 패시베이션막 성장 및 플라즈마 에칭과 같은 더 복잡한 공정이 추가되어야 합니다.
주도의 칩 제조 공정에서 다중 링크는 광전자 성능에 상당한 영향을 미칩니다. 일반적으로 주도의 에피택셜 생산이 완료되면 주요 전기적 특성이 기본적으로 완성됩니다. 칩 제조가 칩의 핵심적인 특성을 변경하지는 않지만, 코팅 및 합금화 공정 중 부적절한 조건은 일부 전기적 매개변수의 저하로 이어질 수 있습니다. 예를 들어, 합금 온도가 너무 높거나 낮으면 저항 접촉 불량을 유발하여 칩 제조 시 높은 순방향 전압 강하(심전도)의 주요 원인이 됩니다. 절단 후 칩 가장자리는 부식되어 칩의 역방향 누설을 개선합니다. 이는 다이아몬드 연삭 휠 블레이드 절단 후 칩 가장자리에 다량의 잔여물이 남아 있기 때문입니다. 이러한 잔여물이 주도의 칩의 피엔에이 접합에 달라붙으면 누설 또는 파손을 일으키기 쉽습니다. 또한, 칩 표면의 포토레지스트가 깨끗하게 제거되지 않으면 전면 용접 와이어 및 냉간 용접이 어려워지고 후면의 높은 전압 강하를 유발하는 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 칩 생산 공정에서는 표면을 거칠게 만들고 역사다리꼴 구조로 나누면 광 강도를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.
주도의 칩은 전력에 따라 저전력, 중전력, 고전력 칩으로 구분되며, 고객 요구에 따라 단관, 디지털, 도트 매트릭스, 장식 조명 등으로 구분할 수 있습니다. 칩의 구체적인 크기는 다양한 칩 제조업체의 실제 생산 수준에 따라 달라지며, 통일된 표준은 없습니다. 공정이 표준을 충족하는 한, 칩이 작을수록 단위 생산량을 늘리고 비용을 절감할 수 있으며, 광전자 성능은 근본적으로 변하지 않습니다. 칩의 작동 전류는 칩을 통과하는 전류 밀도와 관련이 있습니다. 칩이 작을수록 작동 전류가 작고, 칩이 클수록 작동 전류가 크며, 단위 전류 밀도는 기본적으로 비슷합니다. 고전류에서 방열이 핵심 문제라는 점을 고려할 때, 고전력 칩의 발광 효율은 저전류보다 낮습니다. 반면, 칩 면적이 증가하고 차체 저항이 감소하기 때문에 순방향 전도 전압이 감소합니다.
시중에 판매되는 백색광용 고출력 주도의 칩의 면적은 일반적으로 약 4천만(밀)입니다. 소위 고출력 칩은 일반적으로 1W 이상의 전력을 의미합니다. 양자 효율이 일반적으로 20% 미만이므로 대부분의 전기 에너지가 열 에너지로 변환되므로 고출력 칩의 방열은 매우 중요하며, 이를 위해서는 칩 면적이 더 넓어야 합니다.
갈륨 질화물 에피택셜 재료를 제조하기 위한 칩 공정 및 처리 장비는 갭, 갈륨비소 및 InGaAlP와 크게 다릅니다. 일반 주도의 적색 및 황색 칩과 고휘도 4원자 적색 및 황색 칩의 기판은 갭 및 GaAs와 같은 화합물 반도체 재료를 사용합니다. 일반적으로 N형 기판으로 만들 수 있으며, 습식 공정으로 포토리소그래피로 처리한 후 다이아몬드 휠 블레이드로 최종적으로 칩으로 절단합니다. 갈륨 질화물 재료의 청록색 칩은 사파이어 기판을 사용합니다. 절연성으로 인해 LED의 한 극으로 사용할 수 없습니다. 건식 에칭 공정을 통해 에피택셜 표면에 두 개의 P/N 전극을 동시에 만들어야 하며 일부 패시베이션 공정도 필요합니다. 사파이어는 단단하기 때문에 다이아몬드 휠 블레이드로 칩으로 절단하기 어렵고 공정이 갭 및 갈륨비소 재료로 만든 LED보다 더 복잡합니다.
"투명 전극" 칩은 고유한 구조와 특성을 가지고 있습니다. 소위 투명 전극은 전도성과 광 투과성이라는 두 가지 특성을 가져야 합니다. 현재 인듐 주석 산화물(이토)은 액정 제조 공정에서 널리 사용되고 있지만 솔더 패드로 사용할 수 없습니다. ITO를 제작하려면 먼저 칩 표면에 오믹 전극을 만들고, 그 위에 이토 층을 덮은 후, 이토 표면에 솔더 패드를 도금해야 합니다. 이렇게 하면 리드에서 나오는 전류가 이토 층을 통해 각 오믹 접촉 전극에 고르게 분배될 수 있습니다. 동시에 ITO의 굴절률은 공기와 에피택셜 재료의 굴절률 사이에 있어 광 출력 각도를 높이고 광속을 증가시킬 수 있습니다.
반도체 주도의 기술의 발전으로 조명, 특히 백색광 LED의 응용 분야가 주목받고 있지만, 핵심 칩 및 패키징 기술은 여전히 개선의 여지가 많습니다. 칩 측면에서는 고전력, 고광효율, 그리고 열 저항 감소를 지향할 것입니다. 전력 증가는 칩의 전류 사용량 증가를 의미합니다. 가장 직접적인 방법은 칩 크기를 키우는 것입니다. 현재 널리 사용되는 고전력 칩의 크기는 약 1mm×1mm이며, 전류 사용량은 약 350mA입니다. 전류 사용량 증가로 인해 방열 문제가 더욱 두드러지게 나타났습니다. 이제 칩 플립(칩 튀기다) 방식이 이 문제를 근본적으로 해결했습니다.
청색 LED는 경도가 높고 열 및 전기 전도도가 낮은 Al2O3 기판을 사용하는 경우가 많습니다. 포지티브 구조를 사용하면 정전기 방지 문제가 발생할 뿐만 아니라 고전류 조건에서 방열도 큰 문제가 됩니다. 또한 전면 전극이 위를 향하기 때문에 빛의 일부를 차단하여 발광 효율을 저하시킵니다. 고출력 청색 LED는 칩 플립칩 기술을 통해 기존 패키징 기술보다 더 효과적인 광 출력을 얻을 수 있습니다. 주류 플립칩 구조 제조 공정은 다음과 같습니다. 먼저 공정 용접에 적합한 전극을 갖춘 대형 청색 주도의 칩을 준비하고, 동시에 청색 주도의 칩보다 약간 큰 실리콘 기판을 준비하고, 그 위에 공정 용접을 위한 금 전도층과 리드 와이어 층(초음파 금 와이어 볼 솔더 접합부)을 만듭니다. 그런 다음 공정 용접 장비를 사용하여 고출력 청색 주도의 칩을 실리콘 기판에 용접합니다. 이 구조에서는 에피택셜층이 실리콘 기판과 직접 접촉하며, 실리콘 기판의 열 저항이 사파이어 기판보다 훨씬 낮아 방열 문제를 효과적으로 해결합니다. 뒤집은 후, 사파이어 기판은 위쪽을 향하여 발광 표면이 됩니다. 투명성 덕분에 발광 문제도 해결됩니다.
업계 전문가들은 과학기술의 끊임없는 발전에 따라 주도의 칩 기술도 계속 혁신될 것이며, 미래의 주도의 램프는 높은 효율성과 긴 수명 측면에서 더 큰 혁신을 이루어 사람들의 삶에 더 많은 편의성을 가져다 줄 것으로 기대한다고 말했습니다.